3D 化學實驗：模擬使用強酸和強鹼的危險情境 (Simulating Dangerous Situations using Strong Acids and Bases)
國立彰化師範大學化學系 林佑恩、顧展兆、楊水平

前言

在化學實驗室中，時常用到強酸和強鹼，卻潛藏著危險。本示範設計一部影片讓大家觀看，當強酸和強鹼接觸到皮膚時，會發生怎樣的變化。此實驗旨在提醒學生進入化學實驗室務必戴護目鏡、口罩和手套、以及穿實驗衣、長褲和密閉的鞋子，避免因不慎使用而導致化學灼傷。 Continue reading →

3D 化學實驗：激烈的鋁熱反應 (Vigorous Thermite Reaction)
國立彰化師範大學化學系 林聖揚、顧展兆、楊水平

前言

鋁熱反應是工業史上一個重要的里程碑，它產生的高熱不但可使高熔點的金屬融化，而且可應用在焊接上。本實驗利用簡單的裝置進行鋁熱反應，過程中發生劇烈的氧化還原反應，精采奪目的火花四處噴射，同時放出高溫使鋁罐熔化，並且產生可被磁鐵吸引的鐵。 Continue reading →

3D 化學實驗：驚蟄的四條黑蛇 (Growing Four Black Snakes)
國立彰化師範大學化學系 彭郁惠、顧展兆、楊水平

前言

此實驗使用砂糖和小蘇打粉，並加入打火機油和酒精膏，再利用點火槍點燃，使砂糖進行脫水反應，慢慢地產生長條狀、黑黑的碳，就宛如黑蛇從沙堆裡慢慢地探出頭來，接著開始緩慢地成長並移動身軀，具有趣味性和科學性，能激發學生學習化學的興趣。 Continue reading →

物質在平面世界裡的奇異現象 (Strange phenomena in matter’s flatlands)
高瞻計畫特約編譯 葉承効/國立臺灣大學物理學系講座教授 郭光宇責任編輯

今年獲獎的研究開啟了一扇大門，讓人看到未知世界裡物質的新奇形態。2016的諾貝爾物理獎一半由華盛頓大學的大衛・索勒斯（David J. Thouless），另一半則由普林斯頓大學的鄧肯・哈爾丹（F. Duncan M. Haldane）及布朗大學的麥克・克斯特利茲（J. Michael Kosterlitz）共享此殊榮。他們的研究為人類理解物質的奧秘帶來突破性的發展，也為新穎材料的研發開創了新的前景。

大衛・索勒斯、鄧肯・哈爾丹及麥克・克斯特利茲使用了先進的數學方法，來解釋物質在異常狀態（如超導體、超流體或磁性薄膜）下出現的奇異現象。相較於真實世界的三維空間（包括長、寬、高的空間），克斯特利茲與索勒斯研究二維平面世界里發生的現象，即在物體的表面，或是極薄的介面上所出現的現象。而哈爾丹則研究極為纖細的、甚至可以視為一維空間的線狀物質。

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[影音] CASE【百秒說科學】《交叉分子束》
臺灣大學科學教育發展中心百秒說科學企劃團隊製作

2016年是李遠哲院士與赫施巴赫 (Dudley Herschbach) 獲頒諾貝爾化學獎30週年。他們研發的《交叉分子束》(Crossed Molecular Beam) 實驗技術，能夠精準的觀察基本化學反應的過程。讓科學家終於能夠透過實驗，了解粒子相撞反應時所發生的細節，例如：粒子相撞的角度跟能量的轉換。他們也因發明這項實驗技術得到了1986年諾貝爾化學獎。交叉分子束這個技術，究竟是如何讓我們知道化學反應中看不見的過程呢?

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海上漏油事件的處理 (Ocean Oil Spills Clean-up)
國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所碩士 郭毓璞

電影《怒火地平線》改編自 2010 年墨西哥灣的鑽油平台「深水地平線」(Deepwater Horizon) 的海上公安意外，電影詳實的描述了所屬的英國石油公司以及鑽油平台管理者之間的矛盾以及誤判形勢導致平台爆炸的關鍵決策，事發後即時的救災應變雖然拯救了九成的人命，但隨著鑽油平台事故最後階段的切管封井失敗，也造成了有史以來最嚴重的海上漏油污染事件，據估計 2010 的 4 月到 7 月之間，總共洩漏了 320 萬桶石油，相當於目前全伊朗的單日產量。

雖然台灣附近的外海並沒有鑽油平台，但對於海上漏油事件也並不陌生，除了 2001 年知名的阿瑪斯號貨輪油污事件以外，近年也有過多次砂石船以及貨輪的擱淺漏油事件，2016 年三月的德翔貨輪擱淺於石門外海，九月更因莫蘭蒂颱風的影響，導致中國籍輪船於金門擱淺漏油，都引起許多民眾和環保人士關注。 Continue reading →

如何將分子變成機器
林宇軒，曹一允，蔡蘊明合譯

2016年的諾貝爾化學獎頒給了Jean-Pierre Sauvage (索瓦)，Sir J. Fraser Stoddart (史托達特爵士)，和Bernard L. Feringa (費倫加)，這是因為他們開發出了比頭髮還要細上千倍的分子機器，這是關於他們如何將化學分子連結在一起並設計出各種機器，包括微型電梯，馬達以及微型肌肉的故事。

你到底能製造出多小的機器？這是得過諾貝爾獎的費曼(Richard Feynman)在1984年的一個前瞻性的演講中一開始所提出的問題，費曼著名的事蹟就是他在1950年代對奈米科技發展所做的預測。赤著腳，上身穿著一件粉紅色的polo衫，下身是一條嗶嘰短褲，他轉過身來面對聽眾說道“現在讓我們來談談那個製造具有可移動的零件的微小機器的可能性吧”。 Continue reading →

企業如何影響科學研究與其政策
俄亥俄州立大學化學系博士候選人 王鈺雯/國立臺灣大學科學教育發展中心陳藹然 責任編輯 

2007年5月，在一次討論糖尿病的專業演討會後，凱薩醫療機構的克莉絲汀·卡恩斯 (Cristin Kearns) 博士回家整理總是會被塞到懷裡的一些小手冊、宣傳單等等。其中有一本膳食建議引起了她的注意。一份美國糖尿病教育計畫(National Diabetes Education Program)製作給糖尿患者及家屬的飲食建議，內容只有：多吃纖維、少用飽和脂及避免高鹽食物；隻字未提醣類的攝取管控。這與直覺相駁的內容引起了卡恩斯博士的興趣，所以她自費印了許多解密的檔案，同時申請加州大學舊金山分校醣科學中心的博士後，並與該中心的施密特 (Laura A. Schmidt) 教授、及同樣隸屬於加州大學舊金山分校，煙草控制研究和教育中心的格蘭茲(Stanton Glantz)教授合作。在研究1957至1971年間、共計346份解密文件後，2016年月12日於《美國醫學會期刊：內科學》(JAMA Internal Medicine) 發表一篇論文：討論美國製糖業如何把心臟相關疾病成因的推論推給飽和脂肪[1]，尤其是對於高血壓及高膽固醇的成因，進而引發各界強烈關注。

論文內容揭露了製糖業長期如何運用各種方式來確保糖類的銷售，包含影響科學研究、政策制定，尤其是弱化大眾對於過度實用糖類所造成危害的認知。整個策略的步驟如下：

• （1）成立研究組織，例如成立糖業研究基金會 (Sugar Research Foundation)；
• （2）贊助產業相關研究，包括贊助基金會成立的醣類研究所，以及三位已故哈佛大學公衛營養的教授。目前糖類產業在研究的方向上主要有三個：糖尿病、心臟病及牙齒保健。
• （3）與政策決定者建立「良好」關係；
• （4）用贊助所得的研究資料說服政策決策者。

從50年代開始，心臟病便是一個在美國男性中極具威脅性的疾病，因此促使了相對應的科學研究。在60年代，科學家們認為冠狀動脈性心臟疾病(coronary heart disease (CHD))與飲食習慣相關，有一個派別認為「糖」在飲食的比例高度相關，另外一派則認為「脂肪」更具相關性。製糖業開始感到威脅，除了成立醣類研究所，也贊助一些大學院校教授的合作。由於早期教授的研究資金來源並無公開必要，也不存在利益迴避的違法贊助問題，少有人關注到這點。

起初，製糖業主要的目標是想將人們的注意力轉移到脂肪上，所以大力提倡「低脂飲食可以預防冠狀心臟相關疾病」。他們積極宣傳是若一個人本來食用40%脂肪，為了達成低脂飲食的目的，建議變成20%的脂肪加20%的糖。製糖業不但可以轉移疾病的注意力，還可以增加收益，一石兩鳥。與此同時，糖業決定撥款60萬美金（折合現值530萬美金）對大眾宣傳糖類是膳食中的每日基本能量來源，能使每個人精力充沛的處理日常麻煩事務。

但是在60年代中期，一些「表現出對糖業不友善的態度」的研究引起製糖業的高度關注，尤其是愛荷華大學 (University of Iowa) 醫學院的內科的研究團隊，包含洛佩斯教授 (Alfredo Lopez)，霍奇斯教授 (Robert Hodges)和克爾教授 (Krehl)及英國生理學及營養學家尤德金教授(John Yudkin)的研究發現：低脂高糖的飲食依舊會提高血膽固醇；另外，蔗糖對冠狀動脈性心臟疾病的影響幾乎與飽和脂肪一樣重要。為防對製糖業不利的研究有進一步的發展，製糖業邀請了冠狀心臟疾病的專家史塔爾教授(Fredrick Stare)加入醣類研究所的董事會，該教授同時是美國國家科學院(National Academy of Sciences, NAS)、國家心臟病研究所(National Heart Institude，目前已改名為國立心、肺、血液疾病研究所National Heart, Lung, and Blood Institute，NHLBI)及美國心臟協會(American Heart Association, AHA)的成員。接著，透過史塔爾教授接觸了同在哈佛大學的海格斯提教授跟麥葛雷迪教授，前者曾發表關流行病學論文討論「血糖許是預測冠心病更好的指標」。製糖業付給海格斯提教授美金500元(現值美金3800元)及麥葛雷迪教授美金1000(現值美金7500元)，請他們編寫論文「回顧那些認為蔗糖代謝相關的文獻」。論文被刊登後還有美金6500元(現值美金48900元)的回報。這個在糖業內部被稱作「226計畫」。

在過程中，糖業的代表曾經表示「我們對於過多蔗糖可能導致代謝失常並產生脂肪這樣的學說特別感到興趣，請務必『著墨』於此學說」。而海格斯提教授回復「我們相當理解對於你們對於碳水化合物(糖類)關注的點，我們會盡其所能」。

雖然在過程中，愛荷華大學的研究團隊進一步的發表醣與高膽固醇相關的證據，迫使海格斯提教授必須重寫幫醣類辯護的論文，但這篇論文依舊在1967年發表於新英格蘭醫學雜誌(New England Journal of Medicine, NEJM)[6]。

這篇名為「膳食脂肪，碳水化合物和動脈粥樣硬化(Dietary Fats, Carbohydrates and Atherosclerotic Disease)」的文章回顧[6]，將重點聚焦於美國飲食中的蔗糖是否會造成冠心病及改善飲食中的蔗糖跟飽和脂肪哪個最能預防冠心病的形成。就流行病學的結果來看，蔗糖的消費程度與冠心病高度相關。並且確實發現使用蔗糖會使正常人的三酸甘油酯跟血膽固醇上升。蔗糖會影響腸胃道微生物的環境，進而影響到血膽固醇。此外，果糖（蔗糖水解後產生葡萄糖與果糖）會影響到三酸甘油酯的杭量，在肝臟產生內源性脂肪。然而，作者們指出，短期內服用大量蔗糖的結果可能不足以採信，因為這與美國人的飲食習慣不一致。於此同時，這論文在提及脂肪造成的影響時，誇大的研究結果的一致性。這篇文章的結論是「無庸置疑的，唯一可以預防冠心病的方法是改善飲食中的膽固醇及用不飽和脂肪取代飽和脂肪含量」

糖業利用這樣的方式「贊助」科學相關研究，所使用的策略與煙草工業如出一轍。事實上，糖業比煙草工業早了將近十年使用這種方法，許多糖業相關人員後來去煙草工業進行類似的操作。糖業操作的結果，影響了冠心病及預防蛀牙相關的政策跟大眾宣傳，直到公開科學資金來源變成政策以後這點才逐漸被人注意、認知跟避免。

參考文獻

1. Kearns, C. E., Schmidt, L. A., & Glantz, S. A. (2016). Sugar industry and coronary heart disease research: a historical analysis of internal industry documents. JAMA Internal Medicine.
2. 5th Annual UCSF Global Oral Health Symposium , 2015
3. Bailey, M. (2016). Sugar industry secretly paid for favorable Harvard research. Reporting from the frontiers of health and medicine(STAT), Retrieved from: https://www.statnews.com
4. O’CONNOR, A. (2016). How the Sugar Industry Shifted Blame to Fat. The New York Times, Retrieved from: https:// http://www.nytimes.com
5. McGandy, R. B., Hegsted, D. M., & Stare, F. J. (1967). Dietary fats, carbohydrates and atherosclerotic vascular disease. New England Journal of Medicine, 277(4), 186-192.