千葉大学「令和元年度 第13回 高校生理科研究発表会」

優秀賞　集音レンズを用いた新たな通信機器の開発 物理Ⅰ

イルカはイルカ同士でコミュニケーションをとる時、頭部にあるメロンという脂肪組織を利用している。このメロンの仕組を利用して音を集められる”集音レンズ“を制作しようと試みた。丸底フラスコにキャノーラ油を入れた装置を作り、水中で集音レンズとなることを確認し焦点距離が求められた。イルカは、体内の血中温度を変化させることでメロンの脂肪組織の状態を変化させていることから実験装置の温度を変化させてみたところ、温度を上昇させるにつれ集音できる音量が全体的に大きくなった。しかし、フラスコ内に水を入れた条件と比較した際、大きな差がみられなかった。これは、フラスコのガラス表面や水槽の側面で反射した音の干渉が影響しているのではないかと考えられる。

優秀賞　ビスマス極板を用いた電気分解における色 の変化と条件 化学Ⅰ

ビスマスは大変酸化されやすく、自然酸化から内部を保護するため表面が酸化被膜で覆われている。酸化被膜の厚さが変わることによって光の屈折率が変化し、色が変化する。先行研究（平成３０年度佐倉高校課題研究　篠﨑美月　松永祐奈　里美里奈「ファンタスティック・ビスマス！」）では電圧とその時間を変化させることにより、様々な色を作製していた。私たちの研究では、電圧をかける際のビスマス板と銀板の距離と向きに注目して実験を行った。その結果から、銀板からの距離が近い程酸化皮膜が厚くなり、向きを変化させると極板間に電圧の差が生じるため結果に違いが生じることが考えられた。

千葉大学「平成30年度　第12回高校生理科研究発表会」

優秀賞  泥はね軽減靴底の開発　物理Ⅰ

先行研究では、靴底に付着する水の量を減らすために、水の表面張力を小さくすることができるような微細な繊維構造をもつ素材で靴底を加工すれば泥はねを軽減できるのではないかと考察されていた。そこで、靴底にスポンジを用いて実験を行ったが、スポンジ自体が水を吸ってしまい、靴としての機能性にかけるという理由から廃案となった。そこで私たちは、水を吸収せず、かつ微細な繊維構造をもつ素材を模索し、「メッシュ」を用いてみることにした。メッシュの面積が大きい程泥はねを減らすことができるが、強度の面を考えて靴底を加工する必要がある。

優秀賞　働く糖分～藍染の新還元剤発見⁉～化学Ⅱ

藍染めの還元剤として利用されるハイドロサルファイトは悪臭で馴染みのない物質であるため、身近な物質である糖類で代用できないかと考えた。糖類単体ではフルクトースとはちみつで染色することができた、さらにリンゴジュースを添加することにより、糖類単体よりも還元力が増加し、より濃く染色できた。リンゴジュースはフルクトース、ビタミンC、ポリフェノールを含有しているため、還元力、抗酸化作用をもつため染色可能であったと考えられる。

千葉大学「平成29年度　第11回高校生理科研究発表会」

優秀賞 塗り分けゲームの必勝法　～この方法で勝てるんです！～数学・情報

この研究の目的は、塗り分けゲームという二人対戦型ゲームの必勝法を導き出すことである。３種類の色を用いた場合を想定しているが、先ず色の種類を減らし先手の立場と後手の立場に分けることでゲームを分解し、その構造把握を試みた。その結果、1色の場合には必勝法が存在し、また、2色の場合の勝敗を分ける要素を見つけることができた。

２０１７　インテル国際学生科学技術フェア（intel ISEF）　　米国大会出場

Alumiracle ～Coloring Anodized Aluminum with Natural Dyes～

※2016年度の内容（下記に記載）で高校卒業後に出場

２０１６　高校生科学技術チャレンジ（JSEC）　　JFEスチール賞　

Alumiracle ～Coloring Anodized Aluminum with Natural Dyes～

アルミニウムの方面を加工したアルマイトは、タマネギやマメ科の花木「ハナズオウ」といった天然染料で染めることができる。アルマイトが着色できる理由に関して、色素がアルマイト表面の細かい孔に入り込むという仮説が考えられた。本研究ではその仮説が正しいこと、水に溶けにくい色素の方が着色に適していることがわかった。

千葉大学「平成27年度　第９回高校生理科研究発表会」

優秀賞　へそ飛行機のよく飛ぶ形状 物理Ⅱ

研究の目的はへそ飛行機という折り方の紙飛行機のより遠くへ飛ぶ形状を見つけることである。実験の内容として自作の発射台を用いて様々な変化を加えた紙飛行機を飛ばし、最適な形状を探究する。まず、発射台の角度の決定。次に飛行機の重心の位置、翼の大きさを調べることで、より良い形状を決定した。また、実験結果から翼の大きさと揚力の相関関係を調べた。

優秀賞　ナノコンポジットゲルの機能性に及ぼす塩の影響 化学Ⅱ （青柳和）

ナノコンポジットゲル（以下NCゲル）は高分子ヒドロゲルの一種であり、優れた秀明性（構造均一性）、膨潤性および力学物性がある。特に力学物性は、高い伸縮性や高い強度をもつ。そのため、現在は内臓の模型として使用したり、疑似細胞シートとして手術の練習に使用するなどしているが、今後は実際にヒトと直接接触するインターフェイスとして用いたり、体内に取り込もうという研究がなされている。

私が昨年度研究を行った結果、水溶液中にNaClが存在するときNCゲルの膨潤性や機能性に影響を与えることがわかった。そこで、水溶液中に存在する溶質の種類により、NCゲルの特性に与える影響が変化するという仮説を立て、ゲルの特性と溶質（無機溶質〔塩類〕・有機溶質〔糖類〕に分類）の関係について評価した。

優秀賞 天然染料を用いたアルマイト の着色 ～金色のアルミホイル～ 化学Ⅱ

金属の着色に興味を持ち身近な金属であるアルミニウムに着目した。アルミホイルを陽極酸化することにより反応性の高いアルマイトを生成し、玉葱から抽出した色素ケルセチンを用いての着色に成功した。アントシアニンなどの色素では鮮明な着色にならなかったが、ターメリックに含まれる色素クルクミンを用いて新たな着色に成功したこと等によりカチオン系色素よりもアニオン系色素が着色に適していると推測した。

また、色素の退色を防ぐために封孔処理を施すことにも取り組んでいる。今後は自分達の立てた仮説を検証するためにも実験を重ね、着色や封孔のメカニズムを解明していきたい。

優秀賞　カードカウンティングとブラックジャックの勝率  数学・情報

私たちが行った研究は、トランプの「ブラックジャック」において、「カードカウンティング」という山札把握を、条件を変えて行った場合の勝率を調べるというものである。カードカウンティング無しと３種類の条件のカードカウンティングを、１ゲーム７回勝負としてそれぞれ100ゲーム、プレイヤーが＄1000賭けているとして行った。そして、興味深い結果を得た。

千葉大学「平成26年度　第８回高校生理科研究発表会」

優秀賞　果物で鏡を作ろう！　～銀鏡反応の応用～ 化学Ⅱ

銀鏡反応の実験において、授業などでは利用するグルコースやフルクトース、マルトースなどを使用するが、私は、身近にある様々な果物を使用して実験を行った。その結果、銀鏡反応が成功した果実を使用して鏡をつくることができた。また、実験で使用した果物の糖度やpHを調べ、それが銀鏡反応に影響を及ぼすのか考察した。

優秀賞　新しい高分子ヒドロゲルの合成とその物性および機能性 化学Ⅱ

高分子ヒドロゲルの一つであるナノコンポジットゲル（NCゲル）は架橋点に無機粘土鉱物（クレイ）を用い、架橋成分モノマーを必要としない新しいゲルである。私は今回の研究において、その優れた物性・機能性について従来の化学架橋ゲル（ORゲル）との評価実験による比較から検証した。今回の実験結果から、NCゲルは複雑な形状や表面パターンの合成が可能であること、高い膨潤性をもつこと、自己修復性をもつことがわかった。また、ある条件下におけるNCゲルでは高温になると収縮する性質をもつことがわかった。