中小學學生的微奈米科學探索

親身體驗真實微奈米科學

子計畫二

親身體驗奈米仿生科技

    大自然的奧秘無窮無盡,是我們永遠學習不完的知識寶庫,尤其是自然界生物所具有的特質,很值得我們去學習與模仿。隨著奈米科技的發展,科學家逐漸瞭解這些神奇現象是因為生物本身的奈米結構有關,因此本計畫希望從一些常見的生物(動物、植物或昆蟲)的卓越特質出發,以淺顯易懂的方式讓學生體驗生物特質與奈米科技的關連性。
    本計畫規劃內容,包含親身體驗奈米仿生實驗、課程模組給中小學生親身操作,也希望藉此讓學生們更能貼近與理解奈米仿生學;此外計畫也規畫奈米仿生科學探索,與國家晶片系統設計中心和成大微奈米科技研究中心合作,並尋找有熱忱的學生參與,希望藉由兩大中心的高階儀器設備深入觀察學習生物奈米結構,探索奈米仿生的未來願景。
 
內容規劃如下:
(A) 於每個單元開頭,作一個關於本單元的簡短說明,以了解這個單元。
(B) 為了提高參與者的興趣,將於每項實驗的開頭加入一段自編故事或描述,
(B) 說明這次奈米仿生體驗的目的。
(C) 於體驗後也會請主持人說明奈米現象的原因,並說明生活實例。
(D) 並且於體驗後探討,這些仿生結構還可以用在哪些地方,這一部份就屬於
(B) 創意大考驗。
 
    目前已邀請台南一中、光華女中、興田國小、民權國小、路竹國小等中小學參與本計畫親身體驗奈米實驗模組及課程模組。此外本計畫也邀請數名台南一中學生參與科學探索模組,藉由兩大合作機構國家晶片系統設計中心和成大微奈米科技研究中心提供精密的儀器設備,更進一步的探索奈米科技的奧妙。這些南一中學生的研究成果已經參加中華民國第50屆中小學科學展覽會與2010年台灣國際科學展覽會等科學競賽,也期望他們能拿到漂亮的成績。
 
小心不要熔掉
    當廚房炒菜時產生的油煙有時會突然起火而造成火災,可是我們用的沙拉油你能直接點著嗎?燦爛的煙火在夜空中綻放,可是你知道煙火產生的白色亮光是鋁粉燃燒造成的嗎?沙拉油與鋁金屬起火燃燒的原因是表面積增加使得活性也大為增加,而容易燃燒,本實驗將用簡單的道具來呈現表面積增加的魔力。
 
不自由落體
    我們在水中揮動手臂與平常在空氣中揮動手臂來比會更加顯得困難;當在水中揮動手臂時,手掌張開的狀態下會比握拳更花力氣,這是因為表面力影響的結果,自然界中表面力現象更是不少,水黽在水面上駐留、移動就是最好的例子,今天就讓我們來親身體驗表面力的魅力吧。
 
天然的尚好
    大家看過下雪嗎?在雪地的寒冷清晨,樹枝間總會懸掛著形狀各異,巧奪天工的冰晶,你知道冰晶是要如何結成如此美麗的形狀嗎?今日就讓我們來體驗這項奧秘吧。
 
神奇泡泡
    單分子膜的防護方式已經漸漸結合到生活中的物件,將不同性質的分子以其相對應的方式附加到物體表面上,則這一層薄薄的分子層就能發揮我們需要的效果,本實驗希望更最常見的分子來展示單分子膜的構成。
 
天生絕配
    大家掏鑰匙開鎖時都看清楚以免選錯鑰匙,這是因為每隻鑰匙都有相對應的鎖;我們從小到大為了預防疾病施打過很多疫苗,為何打一種疫苗就能只預防一種疾病?這些現象的背後的道理到底是什麼,就讓我們來揭開神祕的面紗吧。
 
向蜘蛛人要絲
    蜘蛛絲是由許多不同蛋白質組成,具有良好的堅韌性與延展性,根據研究,蜘蛛絲的韌性比鋼絲還要好,且與蠶絲有相仿之處,做成衣服可以說是又輕又薄又耐磨,但蜘蛛不像蠶會做繭,所以不易取得蜘蛛絲,但如果我們能仿造蜘蛛吐絲,再使用適當材料,就可以做出蜘蛛絲。本實驗將使用牛奶來模仿製作蜘蛛絲,並討論自製蜘蛛絲與蜘蛛絲的差異。
 
眼不見為淨
    大自然蝴蝶翅膀五顏六色、鮮艷美麗,許多甲蟲的背殼也反射不同的光澤,你知道這些繽紛的色彩是如何而來的嗎?水面上的油膜帶有許多顏色,光照下的水霧會顯現出彩虹,又是什麼原理呢?因為光線在不同的情況下會產生繞射、折射、反射、干涉等等,例如光從空氣行進入水中就會產生反射與折射,所以讓我們看到水中的物體有如折斷一般,本實驗將藉由簡單的道具來演示光線的各種現象與奈米材料的光學反應。
 
紅龜粿的祕密
    紅龜粿是古時候的零嘴,即使在現代農曆節日拜拜中幾乎都會出現,那你曾注意到紅龜粿上的刻印嗎?古時喜慶大餅又香又甜,表面上的大囍字與繁複的花紋都充滿了喜氣與祝賀之意,你有沒想過這麼多大餅的花紋是如何做出來的呢?今日就讓我們來一探究竟吧。