全國中小學科展

2013年

含雙尿素螢光分子之自組裝與能量轉移行為研究

由於奈米科技與OLED相關工業的蓬勃發展,近來設計出應用於電子元件的有機分子已成為一項熱門的研究主題。本研究合成出兩種分別可以放出藍色與綠色螢光的有機分子,化合物 1 可以放出藍色螢光,而化合物 2 則可以放出綠色螢光。這兩個分子都是由中間的核心共軛分子與兩側的雙尿素辨識基團所組成。 我們所合成出的化合物 1 之放光波長與化合物 2 之吸收波長有重疊,因此可以觀察到兩分子在奈米尺度下之有機溶劑中的能量轉移,即激發化合物 1 使其放出藍光後,能量傳遞至化合物 2 ,使藍光被淬熄並產生綠色螢光。另外,此二分子皆具有π-π作用力、氫鍵作用力與凡德瓦力,而在不同的溶劑下可以強化或弱化這些作用力,從我們的研究成果中,分子可以在四氫呋喃中轉變成直徑約400 nm的均勻奈米球型結構,並且能在顯微鏡下觀察到其奈米尺度下的能量轉移行為。 根據這兩種有機螢光分子的光物理性質與自組裝能力,在未來的發展與應用中,我們希望能使用在OLED顯示器與可撓式面板上。

Special Concealed behavior in the colony of tropical tramp

本實驗主要針對邵氏姬針蟻(H. sauteri)的進擊行為以及特殊的畜牧行為(concealed behavior)進行探討。在實驗的過程中發現邵氏姬針蟻(H. sauteri)在遇上不同種的螞蟻時,會出現不同的進擊模式:分巢式進擊、漸進式進擊、一般式進擊。邵氏姬針蟻(H. sauteri)在攻擊其他螞蟻種類後,會將職蟻屍體做為食物,儲存在蟻巢中,一般肉食螞蟻不會發生類似情形。 有別於一般蟻種俘虜行為中的蓄奴行為(slave-making behavior),邵氏姬針蟻出現的畜牧行為較接近多數胡蜂科(Vespidae)、鈎土蜂科(Tiphiidae)、泥蜂科(Sphecidae)寄生蜂(parasitoids)所具有的寄生行為(parasitical behavior)。實驗中更發現邵氏姬針蟻(H. sauteri)在搶奪蓬萊點琉璃蟻(B. wroughtoni)幼蟲時,會以螫針螫刺幼蟲,注入毒液,造成被俘虜的蓬萊點琉璃蟻幼蟲的背血管(heart)收縮頻率下降及限制幼蟲行動等狀況。在畜牧行為發生後,邵氏姬針蟻不會將幼蟲照顧至羽化,反倒將幼蟲作為食物進食。另外,邵氏姬針蟻還可依據幼蟲表面碳氫化合物的不同來辨別不同狀況下的幼蟲。 本研究首次記錄邵氏姬針蟻(H. sauteri)進食職蟻屍體、儲存食物行為,更首次於螞蟻中記錄到邵氏姬針蟻類似寄生蜂寄生的特殊畜牧行為。

浮體式波浪發電機模型之創作與應用

本研究為近海岸浮體式波浪發電設計,選擇理論推導與真實造波水槽測試,浮體式波浪發電設計概念,藉由一浮動載台將波浪運動能轉換為電能,而載台設計上利用浮體浮力,透過時規皮帶在浮體與活動掛重兩者中,產生時規皮帶的張力差,此刻的張力差與波浪的波高、週期與活動掛重三者產生連動效應,並有效率的將波能轉換為有用的機械能,最終再轉換為電能,本研究的波浪發電系統,當週期為1.5s、波高4公分時,有最佳週期平均發電效率為65%,依據模型相似理論縮尺為1/50,預估未來原型機組的最佳發電效率將發生在波浪週期10.6s、波高2公尺。

察魚觀色-自製電化學儀器偵測魚肉中的CO含量

商家或是店家常常為了保持魚肉的鮮紅色澤使其看似新鮮可口,往往會利用CO氣體進行處理。CO對於魚肉中的肌紅蛋白有很強的結合力,可保持鮮紅色澤不易腿去。為了簡易、快速又有效的偵測魚肉中CO氣體之有無及含量,我們自製電化學CO偵測器,並以不同種類的溶劑以及不同濃度之酸,探討肌紅蛋白中CO氣體逸出的機制。此外,我們也討論如何有效增進CO氣體的偵測。我們由一氧化碳感測器(SnO2)、花茶罐、鑽洞的器材、三通閥、電池及電路板,完成自製偵測CO氣體電化學儀器,不僅方便攜帶,更能取代市售昂貴CO氣體偵測器及改善偵測器體積太大的問題。實驗中我們加上pasco電壓偵測及電腦裝置,利於我們進行實驗觀察。而且本儀器也利於在硫酸、醇類及高溫的環境下進行實驗,且高溫的環境下有利於促進CO從魚肉中逸出並偵測。

磁性流體在外加磁場下之有序結構與光學研究

本實驗乃研究超順磁性流體薄膜在通入垂直場後磁顆粒的動力學過程,以及排列的結構、磁鍊的幾何性質。我們使用了兩種創新的方法,分別是改良傳統磁性流體製造方法,避免磁性流體因凝聚而造成干擾;另一個是除了以往以電場或顯微鏡探討磁鍊的性質,使用Rayleigh scattering以及光遮蔽的方法,以CCD量測雷射透射光強度的時變率,改變不同變因(磁場大小、磁性流體樣本厚度、磁性流體濃度),由於其結構性質影響了透射光強度,故分析透射光強度與諸變因間的關係,並與顯微鏡下的觀察結果比較,做出磁致散射動力學過程詮釋。

情境照明之仿真控制研究

本作品為一種可選定不同時間地點模仿朝陽/夕陽之情境照明系統,包括複數個發光裝置、濾光及擴散片,選擇接近朝陽/夕陽頻譜的波長,亦即複數個發出紅光、黃光及紅外線的發光元件。本作品提出新的控制法則,透過計時器、繼電器與時序間隔調整控制器,連接各發光元件,控制它們的發光狀態,提供旭日東升、夕陽西下等模式,使用者可調整發光顏色變換的時間間隔,延長夕陽下山前一刻的美好畫面,可讓使用者充分領略夕陽之美。本研究並且可以依某一筆特定時空資料,計算情境變化過程之每一時間點對應於色度圖之軌跡點,即時比對特定時空資料其對應於色度圖之軌跡線,而得到與該軌跡點間兩種累計誤差為最小距離之計算值,並啟亮與該軌跡點相對應之該發光元件組合,如此達到不同時間地點之模仿朝陽/夕陽及雲彩之最佳情境照明效果。

以有機溶劑摻雜改善高分子分散型液晶性質之探討Resistin透過活化WHSC1/Twist途徑促進肺癌惡化

高分子分散型液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal,簡稱PDLC)是由高分子聚合物包覆的液晶微滴所組成,透過電場量值的改變能有不透光與透光的變化。然而目前PDLC的閾值電壓相對於傳統液晶而言較高,成為發展的阻礙之一,因此我們希望透過摻雜有機溶劑的方式來降低PDLC的閾值電壓。 我們先探討不同製程變因對PDLC的影響,以建立影響PDLC光電性質的理論模型,接下來我們嘗試摻雜不同的有機溶劑,並發現以乙醇的效果最佳,於是我們便進行不同重量百分率的摻雜實驗以及調整摻雜方式。我們發現酒精的摻雜可以大幅降低PDLC的閾值電壓,摻入25%的酒精約可使閾值電壓降低50%,除此之外,酒精的摻雜似乎可以降低PDLC的遲滯效應,而PDLC的初始光穿透率與摻入酒精的重量百分率約成正相關。這樣的結果相信對於PDLC在節能省電的應用方面將有很大的幫助。

PALF As Alternative In Novelty Composite

Pineapple leaf fiber (PALF) which is rich in cellulose, abundantly available, relatively inexpensive, low density, nonabrasive nature, high filling level possible, low energy consumption, high specific properties, biodegradability and has the potential for polymer reinforcement. The utilization of pineapple leaf fiber (PALF) as reinforcements in thermoplastic form for developing low cost and lightweight composites Pineapple leaf fibre (PALF) is one of them that have also good potential as reinforcement in thermoplastic composite. The objective our research is to characterize PALF and to investigate the effect of fibre treatment on the mechanical properties of PALF reinforced polypropylene (PP) composite PALF was obtained from pineapple plantation after the harvesting. The we dry the PALF to remove the water. Next step is grind the PALF into small particle. Both PP and PALF were compounded using internal mixer machine prior to compression moulding via hot press machine to form a sheet. After forming the composite sheet, samples were prepared for tensile test (ASTM D638), flexural test (ASTM D790) and impact test (ASTM D256).

ELECTRONIC STUDENT-TEACHER POLL ATTANDANCE SYSTEM

Our goal is to make roll call systems at schools technological. While Rolling Call system is getting technological capacities some useful outcomes occur as well like; To remove the cost for class books by abolishing the class books used for roll call To eliminate mistakes with the usage of class book .(The numbers written incorrectly) To save again a large amount of waste paper( The short messages will be send to the parents instead of mailing the letters to the their adresses once a week about their students' absance.) To improve communication among school and parents ,by this way to prevent various kinds of problems arising from absenteeism. To make teachers school boards more efficently and motivated besides their affairs will get easier as well. To save time of school managers(They have no Works like saving the absenteeisms into e-school network because everything including all the absenteeism info will be carried into the system automatically) To save time of each lesson the teachers will not loose time for the roll call ,so they will be able to devote their time to their students and training. -Technological polling mechanism will contribute to education, this contribution will make all the students and teachers happy because all the teachers carry concern whether their curriculum will be finished or not through this system recording all the rests of teachers because of illnesses and some national celebrations.

「綠」野仙蹤-利用增強子陷阱分析斑馬魚基因序列與側線組織再生

基因陷阱(Gene trap)和增強子陷阱(enhancer trap)在近年來被廣泛應用於斑馬魚的研究上。 因此,本實驗利用實驗室現有的增強子陷阱,包含熱休克蛋白(Hsp-70)促進子和綠螢光蛋白基因(GFP)及兩端的Tol2重複序列,得到不同位置發亮的斑馬魚。其中,本實驗選用側線細胞之套細胞(mantle cell)和中間神經肥大細胞(Interneuromast cell)表現綠色螢光蛋白的斑馬魚(HG7L)進行研究,推測sortilin-related VPS10 domain containing receptor 3 (sorcs3)為部份的被取代基因。另外,將HG7L互相交配後,進行被取代基因對側線組織再生之功能的實驗,發現雙股皆被取代的斑馬魚的毛細胞(hair cell)再生較遲緩且排列凌亂,推測被取代基因對側線發育有影響。再者,藉由被標定的套細胞觀察側線組織的發育,並模仿前人的實驗方法,觀察得知側線的發育過程不只與套細胞更和中間神經肥大細胞有關。