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第19期出刊日:2014.04.09
「醉月湖科學整合研究平台」執行現況
 

本院為強化與國內外一流學術研究組織之學術合作,運用「邁頂計畫」及五項自籌經費推動相關計畫, 以提升理學院之國際知名度、學術地位與影響力,於101年1月17日本校第2701次行政會議修正通過「國立臺灣大學理學院『醉月湖科學整合研究平台』-創新性合作計畫補助要點」後並公告積極施行。自101年4月起施行至103年3月止,已共召開6次審查會,通過13個申請案,其中3案已於102年12月底結案;1案因中研院合作計畫主持人轉赴國外大學任教,計畫提前中止;另有9案尚在執行第一年期或第二年期計畫。


已於102年12月底結案之計畫及成果如下:

1. 計畫名稱:臺灣雲霧森林變遷整合研究

計畫主持人:大氣科學系林博雄副教授
合作計畫主持人:中央研究院分子生物多樣性中心沈聖峰助研究員
執行成果:

雲霧森林是熱帶及亞熱帶地區長年受雲霧影響的森林,其特色為光量低、濕度高、特有生物種類繁多,且可藉由森林截留雲霧來調節供水,提供獨特的生態系功能與服務。具全球市場的重要經濟作物,如茶與咖啡,亦以霧林帶為主要生產地區,霧林帶具生態保育及經濟之重要性。台灣的森林估計有一半處於雲霧環境,此一生態系之研究具有生物多樣性保育、產業經濟及國土永續利用之重要意義,基於此本『台灣雲霧森林變遷整合研究』計畫主要研究主題聚焦在利用現地大氣觀測技術來解析雲霧時間與空間的特性,與利用光譜學分析技術來評估台灣最具特色的經濟作物青心烏龍茶的品質,兩子計畫成果摘要如下:


子計畫一:運用雲冪儀解析台灣中部雲霧發生與厚度及其和埋葬蟲生態的關聯


本研究於2012年7月購入CL31雲冪儀,並於2012年暑期搭配暑期課程「雲霧觀測實作」於臺大山地農場(梅峰)參與中研院生物多樣性中心(BRCAS)之埋葬蟲棲地研究。本計畫團隊所有成員除了課堂授課,也和修課學生一起中研院和台灣大學的雲霧研究基地(宜蘭棲蘭與南投溪頭)。2013年夏季雲冪儀再度於台灣大學山地農場(春陽分場)進行該山區雲霧發生時間與厚度之連續監測,與參與第二年暑期課程。2013年年底BRCAS購入同款雲冪儀,兩套地基遙測設備將於2014年夏季同步進行中央山脈兩側雲霧資訊蒐集,提供台灣山區珍貴的雲霧時空分布特性。


子計畫二:運用光譜學技術評估青心烏龍茶品質


本研究以高解析度高光譜儀量測鹿谷、魚池與翠峰三個不同海拔茶園的青心烏龍新鮮茶葉光譜,並分析葉片中影響口感的咖啡因、茶氨酸、表沒食子兒茶素(epigallocatechin, EGC)與表沒食子兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin gallate, EGCG)的含量,以偏最小平方迴歸法(Partial Least Square Regression, PLSR)建立光譜與這四種茶葉品質成分的關連。此外於高海拔的翠峰地區茶園,以SAIL樹冠反射率模型模擬不同太陽仰角與觀測角下的茶樹樹冠反射,測試樹冠尺度的反射光譜於預測樹冠品質成分之能力。結果顯示:  (1)於葉片尺度下,不同茶區之葉片光譜與其成分含量之關連不同,由光譜解釋各品質成分的程度也不相同(5%–88%)。為求光譜品質成分之關連可以適用於不同茶區,我們將所有茶區之數據合併,並加入15種不含咖啡因等四種成分的非茶葉光譜進行分析;葉片反射光譜對四種成分含量(乾重)差異的解釋力分別為:咖啡因(84.4%)、茶氨酸(81.3%)、EGC(84.2%)與EGCG(85.2%)。而反應這些成分的重要光譜波長分別:咖啡因(513, 555, 683,714,733, 1416 nm)、茶氨酸(532, 703, 737, 1393 nm)、EGC(513, 554, 682, 714, 1416, 1828 nm)與EGCG(513, 554, 682, 1416, 1688 nm)。(2)樹冠尺度之反射光譜對表層茶樹冠的成分(單位乾重含量)解釋力(40–90%)較只針對茶芽的成分(單位乾重含量)之解釋力(30–45%)佳。其中以SAIL模式模擬不同太陽角與觀測角下的茶樹樹冠光譜,對咖啡因、EGC與EGCG三種成分的解釋力均可達到75%以上,對於茶氨酸只限於某些太陽角與觀測角下模擬的光譜之解釋力可達75%以上。因此從此研究中,我們可以用現地高光譜資料來分析影響青心茶口感主要化學成分,並瞭解到用空載或衛載遙測資料來大尺度評估茶品質的可行性。


2. 計畫名稱:現生珊瑚汞及微量元素的生物地球化學及環境變遷的關聯
計畫主持人:海洋研究所曾鈞懋副教授
合作計畫主持人:中央研究院環境變遷研究中心許世傑副研究員

Woods Hole Oceanographic Institute (WHOI) Carl Lamborg副研究員

執行成果:
本計畫「現生珊瑚汞及微量元素的生物地球化學及環境變遷的關聯」是為期近兩年的研究,目的是想量測珊瑚骨骼中微量汞(Hg)的濃度,重建過往海水的汞濃度並了解其污染的歷史。首先,我們成功發展出一套準確的測定方法,建立「煆燒裂解-同位素稀釋汞蒸氣法」並結合「感應耦合電漿儀」之超微量偵測技術(calcination-isotope dilution-ICP-MS),直接量測並準確分析珊瑚骨骼中汞的微量濃度。此方法的分析性能相當好,其實驗檢測極限和重複樣本測定的再現性,分別大約2 fmol Hg(10-15 mol)和<15%;也成功地應用於百慕達群島附近珊瑚中微量汞的量測,重建1950至2008年海水中汞濃度的變化,從最高值~4 pmol g-1 到 目前約 1 pmol g-1(目前海水濃度)遞減的趨勢,其高值和當時機場工程的開發有關。另外,我們也投入於在台灣週遭邊緣海域(例如南海)的現生元素汞之生地化循環及海氣交換研究,研究數據顯示,南海大氣汞的濃度遠高於開放性大洋的背景值有兩至三倍,主要是源自靠近陸地及大陸污染物藉由東亞季風大氣長距離傳輸至南海海域;亦評估其海氣交換通量,每年從南海釋放到大氣的交換通量平均~385 kmol Hg y-1,佔全球釋放通量約~2.6%,然南海海域面積只佔全球海洋面積的~1%,確有如此高的釋放率顯示南海海域已受到明顯地區域性污染。以上初步研究顯示,藉由現生研究與珊瑚汞資料連結,可提供海水汞污染的歷史與過往環境變遷關係的基礎重建。

關鍵詞:南海,珊瑚汞,汞污染,汞生地化,海氣交換通量


3. 計畫名稱:分子電子開關中的量子傳輸
計畫主持人:物理學系管希聖教授
合作計畫主持人:中研院應用科學中心關肇正助研究員

執行成果:
如何有效地控制和利用奈米尺度下的結構-功能關係以減少理論與實驗之間的間隙是分子電子學進展的關鍵問題。為了這個目的,對由一個分子橋接兩個電極所構成的單個分子結的電子傳輸特性的詳細了解是必需的。利用基於密度泛函理論和非平衡格林函數方法的第一性原理計算,我們顯示單分子結可由螺旋的金奈米管構建,它們展現與非螺旋的金奈米線不同的透射譜。分子的特性決定主要的傳導通道,定出局部態密度的分佈,這可由電極的螺旋性進一步的控制。計算出的電導值與測量數據值定量符合,表明我們的分析可揭示分子結的幾何形狀和傳導機制。我們也研究偏壓對一個SC6H12S分子嵌入兩個非螺旋的金奈米線(電極)之間的電子傳輸性質的影響。我們計算了透射譜和電流-電壓曲線,並且發現當偏壓高於0.3V時,接近費米能級的透射峰開始分成兩個。這個現象可解釋對該SC6H12S分子結體系所計算出的電流¬-電壓曲線中的非線性行為。用Simmons的模型與實驗測得的參數所獲得的擬合曲線與偏壓小於0.5V所計算的電流-電壓曲線相當匹配吻合。這表明我們的計算對施加偏壓SC6H12S分子結體系的傳導機制有直接的含意與揭示。此外,我們發展了一個計算非馬可夫(non-Markovian)雙時關聯函數和有限頻率的噪聲功率譜的正確方法。此正確方法是奠基於非馬可夫量子態擴散(NMDSD)或擴散隨機薛定格方程的方法上。這種功能強大的NMQSD方法使我們可以計算出
通過連接兩個電極的量子點的傳輸電子的精確電流-電流雙時關聯函數以及精確的電流噪聲功率譜。對比於我們認為只適用於馬可夫領域但被廣泛使用的麥克唐納(MacDonald)公式,我們的方法對在奈米結構或分子電子學中涉及非馬爾可夫過程的電子傳輸會有重要的應用。


因合作計畫主持人被香港中文大學延攬,提出中止之計畫執行一年之成果如下:

  1. 計畫名稱:社會網絡裏的群體決策模式
    計畫主持人:心理學系徐永豐副教授
    合作計畫主持人:中央研究院社會所江彥生助研究員
    執行成果:

我們設計並執行一「公共財」行為實驗,以瞭解群體決策模式是如何影響人們在公益上的付出。我們招募225位大學生受試者,陸續在台大心理系電腦教室進行實驗。實驗結果發現不同的公共決策模式會導致不等程度的公益大小:當人們幫自己做決定時,公共財的數量少於當人們可以投票選擇代表幫他們做決定的「代議模式」。本計畫主持人之一並藉此平台計畫延續一之前國際合作,赴美國伊利諾大學香檳分校與合作學者撰寫論文,探討一以semiorder排比關係為基礎的隨機歷程模式,並針對定群追蹤資料量數評定提出可能的semiorder轉換機制。


目前尚在執行中的計畫如下:

 

計畫名稱

計畫主持人

計畫狀態

合作計畫主持人

以生物化學、結構學及單分子影像方法探討PriA及DnaC/DnaI蛋白在DNA複製再啟動之機制

化學系
李弘文副教授

執行中
(102年1月至
103年12月)

中央研究院分子生物研究所
蕭傳鐙研究員

大氣中奈米粒子的形成機制及其性質

大氣科學系
洪惠敏助理教授

執行中
(102年1月至
103年12月)

中央研究院環境變遷研究中心
周崇光研究員

用高解析度X波段合成孔徑干涉雷達影像分析台北地區的地表位移

地質科學系
胡植慶教授

執行中
(102年4月至
103年12月)

中央研究院地球科學研究所
陳宏宇研究副技師

義大利CNR和DIFBA
Fabio Bovenga博士

固態四咪唑銅硫酸鹽配位聚合物之遲滯相變研究

化學系
林英智教授

執行中
(102年4月至
103年12月)

中央研究院化學所
劉陵崗研究員

以鋅離子穩定之阿茲海默症類澱粉胜肽聚集之生化性質及分子結構測量

化學系
陳振中教授

執行中
(103年1月~)

中央研究院基因體中心
陳韻如助研究員

6

發展化學工具用於探索植物壓力調節相關訊息胜肽的感知受體及端粒結合蛋的標定、純化及其生理角色

化學系
陳昭岑教授

執行中
(103年1月~)

中央研究院農業生物科技中心
陳逸然助研究員

7

以先進質譜分析與分子影像技術探討阿茲海默症腦部tau蛋白質的磷酸化情形

化學系
戴桓青助理教授

執行中
(103年1月~)

中央研究院化學所
陳玉如研究員

Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School
Prof. Bradley T. Hyman

8

以光遺傳學小鼠模式探討酬賞決策與酬賞預測錯誤之大腦神經基礎

心理學系
賴文崧副教授

執行中
(103年1月~)

中央研究院生物醫學研究所
陳志成副研究員

9

熱帶島嶼地形與人類土地利用對季內尺度對流雲與降水之影響

大氣科學系
陳維婷助理教授

執行中
(103年1月~)

中央研究院環境變遷研究中心
李時雨助研究員


第一期計畫已順利完成,不再補助經費,理學院期待透過此計畫所培育種子,建立良好理學院、中研院及其他研究單位合作關係,開拓更多資源,發揮後續合作研究具體成效。


以上計畫執行成果可至「理學院網站->計畫平台->醉月湖平台計畫->執行成果」查看。