Broadcom MASTERS 2019决赛选手

9月18日，博通基金会和科学与公众协会(The Society for Science & The Public)宣布了30名中学生入围2019年博通MASTERS®竞赛的决赛。

9月18日，博通基金会和科学与公众协会宣布了第九届年度博通MASTERS®的30名决赛选手，这是美国首屈一指的科学、技术、工程和数学(STEM)中学竞赛。Broadcom MASTERS是一个由科学与公众协会(Society for Science & the Public)创立和制作的节目，旨在激励年轻的科学家、工程师和创新者，让他们解决未来的重大挑战。

决赛选手将于10月25日至30日前往华盛顿特区参加一场严格的比赛，利用基于项目的学习来测试和展示他们对21的掌握程度圣在每个STEM领域的批判性思维，沟通，创造力和协作的世纪技能。入围者还将与政府官员会面，并在10月26日下午1-3:30在哥伦比亚特区大学举行的免费活动中向公众展示他们的项目。获奖名单将于10月29日在莎士比亚戏剧公司悉尼哈曼大厅举行的颁奖典礼上公布。

祝贺博通MASTERS®2019决赛选手!

决赛的概述:

  • 决赛选手包括18名女孩和12名男孩，来自13个州，代表28所学校。加州进入决赛的州最多，有10个，其次是德克萨斯州和犹他州，各有3个，路易斯安那州、俄亥俄州、俄勒冈州和宾夕法尼亚州各有2个。
  • 决赛选手是由一组杰出的科学家和工程师从前300名硕士和来自47个州、华盛顿特区和两个美国领地的2300多名申请者中选出的。
  • 读了新闻稿．
  • 查看300位大师．
  • 看到决赛的书．

入围者名单:请点击入围者的名字查看他们的照片，项目名称，和个人简介。

大卫·阿南德，八年级
家庭学校:俄亥俄州阿克伦

利用自制的物理和化学测量微控制器进行宏观无脊椎动物采样和自动连续测试来监测黄溪流域的水质

项目背景:黄溪是俄亥俄州大卫家附近的一条小溪。几个月前，他从小溪里采集了大型无脊椎动物样本。在那个时候，消息是好的。这条溪流中有多种多样的物种。然而，大卫担心人们在周围地区的土地使用。道路径流会增加盐分和其他污染物的含量。雨水和其他降水也会把肥料或其他污染物冲进河流。化肥径流会滋生有害的藻类。“最近的数据显示水质正在下降，”大卫报告说。不幸的是，“没有简单的方法来跟踪水质，除了志愿者进行手动定期测量，”他说。 He set out to find a better solution.

策略与结果:大卫设计了一个名为STREAM的水质监测套件。它代表了可靠、高效监控的智能技术。“我们的目标是自动收集数据，”他解释道。这样一来，就有了关于河流状况的日常信息，人们就不必每天到野外去获取了。David用微控制器和其他部件构建了STREAM。该系统收集有关水的pH值、温度和溶解氧水平的信息。它还能测量水传导电流的能力。这很重要，因为各种污染物都会增加化学离子的水平。道路盐就是一个例子。大卫在黄溪沿岸的一个地方测试了他的系统。 The results compared well with ones from a commercial sampling kit. David also checked how different conditions affect water quality. After precipitation, for example, the stream flow increased, and dissolved oxygen levels went up. However, conductivity levels rose the day after crews spread salt on nearby roads.

其他爱好:“我想成为一名宇航员，”大卫说。他的梦想是探索火星和太空中的其他地方。“这是最后的前沿，”他说。通过参加当地的民用空中巡逻项目，大卫掌握了一些技能。除此之外，他还在阿克伦青年爱乐乐团演奏中提琴。大卫还喜欢各种运动，包括足球、篮球、跑步和游泳。

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玛丽·谢伊·巴坛，六年级
圣弗朗西斯的阿西西天主教学校:路易斯维尔，肯塔基州

汽车尾气:为细菌创造选择性环境

项目背景:一天，玛丽·谢伊和妈妈开车外出。另一辆车停在他们前面，她注意到路边的人都在呼吸那辆车的尾气。“这让我想知道这对他们的肺有什么影响，”她说。更具体地说，她想知道汽车尾气如何影响某人的呼吸道微生物群。微生物组是一组微生物，包括细菌、病毒、真菌等，它们在人或其他动物的体内和表面安家。在这种情况下，玛丽·谢伊想知道汽车尾气对人们肺部和呼吸系统其他部分的微生物群的影响。

策略与结果:玛丽·谢伊测试了汽车尾气对三种细菌的影响。她通过一根可弯曲的管子收集汽车尾气，管子将水注入烧瓶中。然后，她将一些排气介质放入装有不同类型细菌的管子中。这些细菌的生长速度都比没有暴露在汽车尾气中的对照组慢。额外的测试表明，对细菌生长的影响取决于剂量。在这种情况下，剂量是汽车尾气的浓度。然而，另一项实验表明，废气使三种细菌中的两种更难移动。玛丽·谢伊还测试了暴露在汽车尾气中的细菌对抗生素的反应。有两种细菌能更好地抵抗一种抗生素。这三种类型的抗生素对另一种抗生素的抗药性都略强。 Car exhaust negatively affects the respiratory microbiome, Mary Shea concluded. And it creates a selective environment for harmful, drug-resistant bacteria as well, she says.

其他爱好:“我真的很喜欢跳踢踏舞，因为我必须非常努力地把很多动作结合起来，而且我认识了很多新的舞者，”玛丽·谢伊说。她还积极参加篮球、游泳和艺术俱乐部。“我真的很想学习法医病理学，”她说。在她看来，这个领域的工作可以让她帮助解开导致人们死亡的谜团。

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Rachel Bergey，八年级
家庭学校:宾夕法尼亚州Harleysville

斑点灯笼蝇:用棍子还是用诡计?

项目背景:雷切尔说:“斑点灯笼蝇很可能是当今宾夕法尼亚州面临的最大经济威胁，数千只斑点灯笼蝇已经入侵了我家的枫树。”这种入侵物种最初来自中国、孟加拉国和越南。这种昆虫会导致树液渗出、叶子卷曲、枯萎和枯死。一种诱捕害虫的方法是在树上缠上黄色的粘性带子。然而，这种策略也有弱点。胶带的表面积有限。它需要经常更换。有些斑点灯笼蝇能从带子上跳下来。胶带可以捕捉和杀死有益的昆虫，甚至鸟类。“我认为一定有更好的方法来对抗这种入侵物种，”雷切尔说。

策略与结果:瑞秋用锡纸和网自己设计了斑点灯笼蝇陷阱。当昆虫爬上树，他们来到一个锡纸圆顶包裹着树。顶部的一个小隧道通向一个网袋。一旦进入，昆虫就被困住了。雷切尔在枫树上设置了一些陷阱。作为一种变化，她把一些树干的部分涂成了白色。她还对BugBarrier树带进行了溃疡虫和舞毒蛾的测试。她将所有陷阱的性能与通常用于捕捉害虫的黄色胶带进行了比较。在两周的时间里，雷切尔数了数每个陷阱里或上面聚集的3000多只斑点灯笼。她报告说:“与黄色胶带对照相比，没有油漆的锡纸和网状陷阱多捕获103%的斑点灯笼，少捕获94%的其他昆虫。” And the trap is environmentally friendly. “It does not use chemicals, it saves other insects and it is reusable,” she says.

其他爱好:“我最喜欢的事情之一就是钓鱼!”瑞秋说。“我喜欢在户外度过时光，欣赏自然水体。”她喜欢滑冰、滑雪、徒步旅行、篮球和体操。她还在唱诗班唱歌，演奏钢琴、小提琴、吉他和录音机。她说:“我想成为一名药剂师，因为这将给我一个很好的机会来帮助人们变得更好。”

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Tyler L. Bissoondial，八年级
格兰德大道中学:贝尔莫尔，纽约

耐盐(stl)突变体的鉴定与鉴定萝卜

项目背景:飓风和涨潮给泰勒在长岛的家附近地区带来了频繁的洪水。海水在土壤上留下盐分。过多的盐会杀死农作物和其他植物。来自盐的压力也会影响植物细胞中的少量遗传物质。这些发夹状的片段是由单链核糖核酸(RNA)组成的，它有助于控制细胞如何表达基因。去年，泰勒做了一个研究项目，研究一种蕨类植物在受到盐胁迫时，这些RNA位的作用。今年，他继续研究植物和盐胁迫。他说:“这个项目发现了可以在高盐环境中生长的萝卜品种。”

策略与结果:泰勒知道暴露在辐射下会导致细胞突变。他想知道将种子暴露在放射性钴中是否会引发基因变化。他想知道这些变化中是否至少有一种可能产生耐盐萝卜。首先，他用蒸馏水和不同的盐溶液种植了一些普通的萝卜种子。他发现一种盐浓度会限制种子的正常萌发和生长。然后，他尝试用这种溶液让萝卜种子发芽。对照组用野生型萝卜种子。他还试着让一些受到钴-60辐射的萝卜种子发芽。泰勒说:“在1000颗种子中，只有3棵幼苗发育成熟。”他在室内种了那些幼苗，然后种在室外。 Only one of the plants produced seed pods. Tyler harvested the seeds. Then he tested if they would grow with salt solution. Compared to wild-type radishes grown under salt stress, his mutant plants had more proteins and more chlorophyll.

其他爱好:泰勒说:“我喜欢拉中提琴，因为它能帮助我思考，培养我的手眼协调能力和表达能力。”他喜欢在音乐厅与大都会青年管弦乐团和其他团体一起演奏。泰勒也吹风笛。他的运动和其他活动包括田径、艺术俱乐部、计算机俱乐部、机器人、学生会和年鉴。泰勒希望成为一名生物学家。“人类和其他生物面临着气候变化和污染等许多威胁，”他说。“重要的是要了解生物体如何在各个层面上对这些变化做出反应。”

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布莱恩·陈，八年级
哈克学校:加利福尼亚州圣何塞

验证新算法生成的作物轮作以对抗养分损耗:第二年的研究

项目背景:如果农民年复一年在同一片土地上种植同样的作物，土壤中的营养水平就会下降。出于这个原因，大多数农民在几年的时间里轮种他们种植的作物。布莱恩知道这种做法，因为他的祖母曾经务农。他想知道如何使这个过程更好。去年，他使用c++编程平台设计了一种算法，可以根据植物消耗的养分和可能产生的养分来建议作物轮作。“通过检查植物A是否生产植物B所需的任何营养物质，算法将不同的植物连接在一起，形成作物轮作。”今年，他测试了他的算法建议在实践中的效果。

策略与结果:布莱恩的第一个试验序列是种植玉米，然后是苜蓿，然后是小麦，然后又是玉米。第二个序列与第一个序列相同，只是在第一种玉米中加入了香蕉皮。第三轮从卷心菜到豌豆、大蒜，然后又是卷心菜。每个序列的对照组都有同样的作物连续种植四次。布莱恩种植每一种作物30天。然后，他将第四轮种植与第一轮种植进行了比较。他还将最后一轮作物轮作与最后一轮对照组进行了比较。他的玉米、苜蓿和小麦轮作不加香蕉皮的效果明显好于对照组。在最后一轮试验中，更多的种子发芽，这些玉米植株的生长速度比对照组的上一轮高出30%左右。由于霉菌问题，香蕉皮的旋转效果很差。 There wasn’t a significant difference in cabbage growth from the rotation. The results show the algorithm can help in some cases, Brian concludes.

其他爱好:布莱恩说:“八年的网球生涯教会了我，拥有积极的心态总是会让我受益，尤其是在面临挑战的时候。”他的其他体育活动包括篮球、游泳、跑步和街舞。他会弹钢琴和小提琴，是学校机器人团队、年鉴、计算机俱乐部和学生会的成员。他希望成为一名天体物理学家。

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西多·克莱尔，七年级
蜂巢科技学院:犹他州桑迪

装订和砖砌

项目背景:人类有一天可能会在火星上建造一个基地。但将建筑材料运到那里需要几个月的时间和巨额资金。如果能用火星上的土壤或风化层制作砖块，整个过程可能会更快，成本也可能更低。西多尔和她的搭档凯西·霍尔特(Kassie Holt)开始用火星上发现的材料制作砖块。他们还探索了如何制作粘合剂，使砖块粘在一起。他们想要确保他们的砖耐用可靠。毕竟，火星环境恶劣，所以建筑需要坚固!

策略与结果:女孩们使用了一种名为火星全球模拟MGS-1的土壤混合物。它有类似火星土壤的化学和机械特性。女孩们尝试了不同的粘合剂来粘合砖块:聚酯树脂、聚苯乙烯和再生高密度聚乙烯(HDPE)。他们在泥土混合物中加入树脂制成树脂砖。对于HDPE砖，他们使用了从桶中熔化的塑料碎片。对于聚苯乙烯砖，女孩们使用了两种方法将塑料与丙酮和土壤混合物混合。其他一些制砖的尝试都失败了。但女孩们有足够的钱去社区大学的实验室。那里的压缩测试仪有一台电脑和多个摄像头。该设备让女孩们追踪砖块能承受多大的压力。 The polyester resin brick was the strongest. “Our Mars resin brick can withstand more pressure than concrete,” Sidor says.

其他爱好:“攀岩毫无疑问是我一周的亮点之一，”西多尔说。“当我完成了一条艰难的路线，知道自己坚持了下来，知道如何度过攀登的艰难部分时，感觉真的很好。”西铎是一名活跃的女童子军学员，并参加了“编程女孩”。她既会弹吉他，也会弹四弦琴。她希望成为一名营养学家。西多尔说:“了解营养物质和大分子是如何在我们的身体中使用的，以及一个人的饮食是如何影响他们的健康的，这真的让我很着迷。”

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威廉·韦德·丹尼尔，七年级
第一浸信会学校:路易斯安那州什里夫波特

蚜虫狼，冷血杀手

项目背景:韦德说:“我一直觉得自然界充满了迷人的东西。”起初，他想做一个关于蚁狮的项目，也被称为涂鸦虫。然后他做了背景调查，了解了一种被称为蚜虫狼的相关昆虫。这是草蛉的幼虫，是一种狡猾的捕食者。韦德解释说，这种昆虫在捕猎时用猎物的尸体作为伪装。通过这种方式，“它们渗透到有蚂蚁保护的蚜虫群落中。”蚜虫狼更喜欢蚜虫作为食物。然而，它也吃其他种类的昆虫——每天超过100只。韦德想知道，如果蚜虫不方便吃，蚜虫狼会冒险走多远。

策略与结果:韦德在两个玫瑰丛地区分发草蛉卵。其中一人之前曾用农药颗粒处理过，以清除任何蚜虫。另一个地方是邻居的未经处理的玫瑰，里面有蚜虫。韦德让蛋在每个区域孵化。在蚜虫狼第二次蜕皮几天后，他收集了标本。他使用镊子、解剖工具和显微镜来移除和检查蚜虫狼的碎片外壳。韦德曾认为，在处理区域的幼虫会离开它们最初的区域去寻找食物。令他惊讶的是，几乎没有证据证明这一点。相反，它们的大部分碎片外壳都是其他蚜虫狼的中空尸体。由于缺乏食物，这些昆虫变成了同类相食的动物。 Wade thinks the unexpected outcome of his study could help farmers who use lacewing larvae to help control pests. The results suggest farmers should take time to distribute eggs evenly over their entire fields of crops, he says.

其他爱好:韦德希望成为一名航空工程师。他说:“我喜欢研究发动机设计和机翼设计，以及它们对升力和性能的影响。”他把飞行课列为自己最喜欢的活动。“我喜欢自由自在的感觉，”他说。韦德也喜欢骑马。“我很喜欢掌握小跑、慢跑和跳跃，”他说。他还参加田径和越野比赛，吹长号。

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奥特里·a·达斯，六年级
斯托勒中学:俄勒冈州波特兰市

微波电催化剂电化学还原二氧化碳的研究

项目背景:奥特里说:“我对这个项目的灵感是上次访问孟加拉国时激发的。”一场严重的洪水影响了全国所有地区，尤其是孟加拉湾附近的沿海地区。”她了解到，气候变化正在该地区造成更多的洪水。奥特里说，她在俄勒冈州的家周围地区的天气模式也在发生变化。“二氧化碳是全球变暖的最大贡献者之一，”她指出。处理二氧化碳的一种方法是将其转化为其他碳氢化合物，然后用作燃料。然而，目前的工艺往往使用昂贵的金属催化剂。奥特里开始寻找其他更便宜、更环保的选择。

策略与结果:Autri用不同来源的碳制作了三种测试催化剂。一个人拿着磨碎的茶叶。另一个使用木炭粉。第三种是用椰子壳制成的灰烬。为了让它们更好地工作，她在每种材料中都加入了微量的氮。氮来自三聚氰胺，一种存在于许多塑料中的化学物质。Autri混合了碳和氮材料，并将它们暴露在微波能量下。为了测试每种催化剂，她用电池和水搭建了一个基本的电解池。她在水中加入二氧化碳。然后她让这个过程继续下去。 As carbon dioxide levels went down, a color indicator in the solution would change from yellow to green and then to blue. As a control, Autri also ran her test with a copper sulfate catalyst. Autri’s most efficient catalyst was the one made from coconut shells. It reduced carbon dioxide by 98 percent and performed about as well as metal catalysts.

其他爱好:“我喜欢Bharatanatyam风格的舞蹈，”奥特里说。她解释说，这是一种印度古典舞蹈，每一种舞蹈都讲述一个故事。她说:“此外，这是我传承的象征。”奥特里会吹长笛和小提琴。她也是波特兰食品项目的志愿者。她希望成为一名幻想师。她特别喜欢这个职业如何将科学、工程、技术和数学的不同方面结合起来。

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约翰·德梅西，八年级
梅森中学:俄亥俄州梅森

盐渍效应用于饮用水的快速、低成本分析

项目背景:当约翰去埃塞俄比亚看望他的祖父母时，他注意到许多当地人的牙齿都变黄了。他解释说:“污渍是饮用水中氟化物浓度过高的结果。”约翰还了解到镇上的供水是“硬的”，这意味着水中有各种溶解的盐。约翰指出:“尽管其中许多盐在低浓度时是至关重要的，但盐分和硬度升高是有毒的。”他想知道是否有一种方法可以在不将样品送到实验室的情况下测定饮用水中的盐含量。他若有所思地说，这种方法可能对低收入国家的人们有所帮助。

策略与结果:约翰主要研究了盐在水滴干燥时形成晶体的方式。他推断，这些晶体会在表面留下染色图案，而这些图案可能会让他确定盐的特征和身份。约翰将四种不同浓度的八种常见盐与自来水混合。实验室质量的蒸馏水作为对照。他将每种溶液各滴一两滴在干净的载玻片上，让它们晾干12小时。他拍摄了晶体图像的数码照片，包括一些不同焦距的图像。然后约翰用Image-J软件分析了这些照片。该软件还让他制作了一些3d图像。每种盐的染色模式不同。“因此，可以在污渍中观察到盐的指纹，”约翰说。 He also saw complex patterns where tap water came from groundwater, which contained some other mineral salts. “This method allows anyone with a digital camera to analyze their drinking water for salt content,” he says.

其他爱好:“打网球是很好的锻炼，同时也是一项有趣的运动，”约翰说。“我还喜欢在学校和当地青年管弦乐队拉小提琴。”他喜欢烹饪，每年都会在社区的流浪者收容所帮忙准备一顿饭。和家人一起旅行也是人们最喜欢的活动。他说:“旅行让我接触到其他人、文化和生活方式，让我意识到我们之间的联系。”约翰希望成为一名医生。

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莱恩·爱德华·德雷克，八年级
兰乔基督教学校:加州Temecula

一种新的海水淡化方法:无毒羧酸定向溶剂降低盐度的效果比较188bet金宝搏官网

项目背景:地球上有很多水，但其中97%在海洋中。而且这些水太咸了，不能饮用，对大多数作物来说也是如此。海水淡化可以降低海水的盐度，但大多数方法都很昂贵，而且消耗大量能源。“我受到启发，想要找到一种改进的脱盐方法，”瑞安说。他住在南加州。该地区经常干旱，其他因素也对其供水造成压力。未来十年，全球数十亿人还将面临生活在缺水地区的前景。理想情况下，一种更好的海水淡化方法可以以经济的方式帮助提高人们的水供应。

策略与结果:瑞安的策略主要集中在椰子油和大豆油。这两种无毒油都是羧酸。它们的化学性质可以让它们溶于水或从溶液中分离出来。瑞恩将不同浓度的盐水溶液和其中一种油放入收集管中。然后，他用不同的温度大力混合这些乳剂。热帮助溶剂亲水——有点亲水——所以它可以把水从盐溶液中吸出来。温度越高效果越好。瑞安让混合物静置两分钟，然后在手工制作的离心机中旋转。他解释说:“盐和生理盐水的浓度沉降到水底。”他把脱盐的水抽干并测试其咸味。 Coconut oil worked better than soybean oil. Ryan’s best trials cut the salinity levels by between 70 and 95 percent. He got similar results with reused coconut oil. The processed water was still too salty for drinking water standards. Nonetheless, Ryan says, “this process shows promise.”

其他爱好:瑞恩说:“我一直很好奇事物是如何运作的，以及如何改进它们。他希望成为一名电气工程师。他已经建造了特斯拉线圈、范德格拉夫发电机和小型离子推进装置。2018年，他获得了超级级无线电执照。瑞恩在竞争激烈的旅行棒球队打球。他说:“这让我在学习之外保持身体健康和全面发展。”他的其他运动项目包括篮球、高尔夫和武术。

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安娜·杜，七年级
安多佛蒙特梭利学校:安多佛，马萨诸塞州

研究基于机器学习的ROV识别海洋微塑料聚集

项目背景:安娜说:“我一直很喜欢海洋，尤其是生活在海洋里的海洋动物。”她指出，微塑料污染是一个全球性问题。微塑料是微小的塑料碎片，其中可能含有对海洋动物和其他食用它们的物种有害的化学物质。一些微塑料漂浮或散布在水中，但大量的微塑料也会积聚在海底。安娜说，为了制定任何清理计划，确定这些积聚物在哪里以及其中有什么是至关重要的。她开发了一种远程操作的潜水器(ROV)来发现水下的塑料。

策略与结果:安娜去年建造了她的第一个塑料探测机器人。除此之外，它还使用一个摄像头来探测红外光。该系统将相机的粒子图像与安娜开发的参考库进行比较。今年，她为该系统增加了一种识别合成染料中的颜色的方法。她还研究了一种观察塑料碎片形态或结构的方法。安娜用来自实验室和实地的样本，以及虚拟的、基于计算机的环境来测试这些方法。“形态分类器识别微塑料的正确率为55%，”她说。她的红外颜色映射系统在近三分之二的时间里是准确的，她发现不自然颜色的方法在79%的时间里是准确的。当她结合这三种方法并使用机器学习来训练系统时，测试显示结果的正确率为91%。

其他爱好:“我最大的爱好是阅读，其次是写作，”安娜说。她的其中一个项目是一本关于科学展览的书。她还喜欢课外创客活动，喜欢从事小型电子项目。安娜会拉小提琴和竖笛。她还喜欢滑冰。安娜最近成立了一个名为“深度塑料倡议”的非营利组织。该活动旨在向其他年轻人宣传塑料污染。该项目还鼓励年轻人开始自己的项目，回收或减少塑料的使用。安娜希望成为一名环境工程师。

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Lauren U.C. Ejiaga，八年级
湖森林宪章:新奥尔良，路易斯安那州

臭氧损耗:如何影响我们

项目背景:“我总是对自然着迷，”劳伦说。她开始关心臭氧消耗的问题。地球大气层高处的一层臭氧屏蔽了太阳的一些有害辐射。人类对某些化学物质的使用导致这一层逐渐不均匀地变薄。臭氧层越薄，有害的紫外线辐射就越多。劳伦指出，其中包括UVB辐射，它会损害DNA、蛋白质、脂质和细胞膜。她想知道目前来自太阳的紫外线水平如何影响植物的生长和性能。毕竟，绿色植物需要阳光来制造它们的食物。所以，他们真的无法避免暴露在更高水平的辐射中。

策略与结果:劳伦把三色堇放在三个由塑料管和连接器制成的空心种植箱中。然后她在每个瓶子上贴上塑料薄膜。这些薄膜要么过滤掉特定波长的辐射，要么让特定波长的辐射进入。其中一个结构中的三色堇暴露在UVA辐射下，而不是UVB辐射下。另一个结构中的植物受到UVB辐射，但没有受到UVA辐射。而对照组的植物则得到了UVA和UVB辐射的正常平衡。每隔一天，劳伦用手持仪表测量每棵植物的叶绿素含量。她还观察到了植物叶子和花朵的变化。15天后，对照组植株生长基本正常。相比之下，受到UVA辐射但没有受到UVB辐射的植物损失了约14%的叶绿素。 And plants exposed to UVB but not UVA radiation lost about 61 percent of their chlorophyll. Lauren says this suggests that UVB radiation “is too strong to be protected against if not balanced out.”

其他爱好:“我喜欢任何涉及我的创造力的爱好，以及任何我可以玩的有趣的运动，”劳伦说。她最喜欢的运动是排球，“因为它需要一个团队并肩作战。”她还喜欢网球、足球和跆拳道。她还会弹钢琴、长笛和尤克里里。“我正在努力追求麻醉学的职业生涯，”劳伦说。她希望有一天能与无国界医生合作，帮助世界各国提供危重护理。

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宝琳·维多利亚·阿拉萨斯·埃斯特拉达，六年级
福格曼小学:加利福尼亚州弗雷斯诺市

灯笼椒干旱胁迫的早期检测(c .建立)使用带有红外线摄影机的遥控车辆

项目背景:长期干旱导致加州农作物遭受巨大损失。波林说:“受灾最严重的农民来自种植水果、坚果和蔬菜作物最多的中央山谷。”她知道，因为她住在那里。她说:“亲眼目睹这场悲剧的发生，使我决心找到一种可能的方法，帮助农民有效地管理他们的用水。”她了解了作物水分压力指数(CWSI)。这是一种根据作物冠层温度、天气条件和蒸汽压来判断作物何时需要水的方法。波林开始设计一种远程操作的车辆，为农民提供这些信息。

策略与结果:波林的漫游者有一个基于arduino的控制器，安装在六轮底盘或框架上。多亏了GPS(全球定位系统)，该控制器可以为漫游者提供精确的位置。波琳在装置上加了一个红外摄像机。对其读数的分析可以提供有关植物冠层温度的数据。然后她把火星车开到当地一所大学的辣椒植物试验田。她补充说:“每株植物的土壤湿度水平也在同一天进行了测量。”她从美国国家气象局的网站上收集了水蒸气压力的数据。Pauline使用微软Excel从她的数据中计算CWSI，并创建了图表。她还使用统计方法计算出计算出的CWSI与实际土壤湿度水平之间的相关性。两者大体一致，这意味着她的系统运行良好。 “The results of this study can have a big impact on the way irrigation is managed in the field,” Pauline says.

其他爱好:波琳说:“我最喜欢跳芭蕾，因为它教会我很多生活中重要的技能。”“它教会你永远不要放弃，永远要尽最大的努力。它教会你努力工作和决心能让你实现目标。这也让我可以通过我的身体表达自己。”她希望成为一名医生。她对治疗癌症患者特别感兴趣。

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瑞兰·李·加德纳，八年级
富兰克林初中:亚利桑那州梅萨市

利用马格努斯效应通过增加升力和向上俯仰力矩来恢复失速/旋转

项目背景:“在我们的一生中，我的双胞胎兄弟伊恩和我都对飞行非常着迷，”瑞兰说。不幸的是，不同的空气动力学条件会导致旋转和失速。他说，两者加在一起是事故的主要原因。他说:“深度失速、尾翼结冰失速、低空失速和剧烈旋转几乎不可能从现有系统中恢复。”他和他的兄弟合作，看看他们是否能设计出一种方法，帮助飞行员在出现这些问题时重新控制飞机。

策略与结果:瑞兰和伊恩的安全设计使用了向后旋转的圆筒。它位于飞机机翼的前缘。“这种设计利用了马格努斯效应的特点，”Rylan说。马格努斯效应解释了为什么棒球投手投出的曲线球是弯曲的。旋转的球或圆柱体会使空气向前移动时发生偏转。偏转的空气推动另一边的空气。结果是，另一侧的空气反推旋转的球或圆柱体，改变了球或圆柱体的运动方向。Rylan说，在男孩们的设计中，旋转圆筒“是为了让飞机向下旋转，增加升力，减少阻力。”男孩们用一架天空突击者滑翔机做了一个无线电控制的原型机。然后他们去了当地一所高中的风洞进行测试。 The design provided more lift force, less drag force, and a greater increase in the plane’s angle of attack. “Potentially, the system could reduce crashes and improve the safety of modern air travel,” Rylan says.

其他爱好:瑞兰希望成为一名航空工程师。“我对航天科学、飞行和学习特别有热情，”他说。他补充道:“让我的思维活跃起来，获得新知识给我带来了快乐，飞行给了我自由。”他会吹小号、圆号和竖笛。他最喜欢的体育活动包括徒步旅行、武术和长曲棍球。他还积极参加童子军和各种社区服务活动的志愿者。

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阿莱娜·加斯勒，八年级
埃文格罗夫特许学校:宾夕法尼亚州西格罗夫

消除盲点，提高汽车安全

项目背景:阿莱娜的家有一辆大切诺基吉普，但她妈妈不喜欢开这种车，因为它的大a柱设计。这些支柱是挡风玻璃两侧的垂直支撑，它们的大尺寸在发生侧翻事故时提供了更多的保护。然而，它们的大小和角度也会造成盲点。盲点是指驾驶员通常坐在方向盘上无法直接用眼睛或借助汽车后视镜看到的区域。阿莱娜说:“我开始思考，盲点在所有汽车中都是一个巨大的问题。她决定设计一种设备来解决这个问题。

策略与结果:“我的原型必须以一种安全有效的方式减少盲点，”阿莱娜说。材料必须负担得起，容易获得。该设备必须实用，并能在不同的照明条件下工作。她还指出，该设计不会导致其他类型的车祸。她提出的解决方案是在乘客侧a柱外安装一个网络摄像头。然后，摄像头的图像会显示在柱子的内部，这样司机就可以看到它们。阿莱娜的第一个原型车使用了车内的投影仪来显示图像。她用3d打印技术制作了一个特殊的部件，这样投影仪的图像就能在近距离正确聚焦。这个系统在她爸爸的试驾中起了作用。然而，强光有时很难看到投影仪的图像。 Alaina plans to use LCD screens (liquid crystal display screens) for her next prototype. “LCD screens are easier to see in daylight than projected images,” she explains.

其他爱好:“我一直很喜欢跳舞，”阿莱娜说。她学习过抒情、嘻哈、芭蕾和爵士风格。她在学校的音乐剧中演出，还演奏低音提琴。阿莱娜是一名高级女童子军，也喜欢曲棍球。“我真的很想进入物理治疗领域，因为我喜欢和别人一起工作，帮助别人，”阿莱娜说。她补充说:“我也想设计新的机器/义肢，帮助人们提高技能，变得更好。”

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关汉娜，八年级
BASIS圣安东尼奥沙瓦诺校区:德克萨斯州城堡山

生物年龄的遗传预测:探索表观遗传标记与全因死亡率之间的关系

项目背景:在汉娜所在的县，65岁至69岁的人口在2010年至2016年间增长了42%以上。她很关心老龄化人口的健康问题。她说:“衰老是与许多疾病相关的最重要风险因素。”例如癌症、高血压、2型糖尿病、心脏病和一种叫做阿尔茨海默氏症的脑部疾病。我们的基因有分子密码，告诉细胞如何以及何时制造各种各样的蛋白质。基因是遗传的。然而，基因的改变有时会开启或关闭它们。这些变化可以发生在有机体生命的任何时候。表观遗传学就是研究这些变化的学科。汉娜想知道表观遗传学和衰老之间是否有联系。

策略与结果:汉娜对一个名为PubMed的公共健康信息数据库进行了大数据研究。她重点研究了两个可以显示表观遗传变化的标记。其中一个与端粒有关。它们是染色体末端化学基团的重复序列。染色体是一长串DNA或脱氧核糖核酸，它包含了我们的基因。端粒保护染色体。然而，当细胞分裂或面临某种压力时，它们会缩短。汉娜对端粒长度的统计分析来自27个数据集，其中包含超过13.1万人的信息。她研究的另一个标记是DNA甲基化。这一过程为DNA分子增加了额外的化学基团，称为甲基。 Her work on DNA methylation used data for almost 17,000 individuals. Hannah found that both telomere length and DNA methylations were associated with overall mortality. The results suggest that epigenetics plays a role in the body’s aging process, she says.

其他爱好:汉娜说，很多人都帮助过她的家庭。为了回馈社会，她成立了一个名为圣安东尼奥数学包容(San Antonio Math Include)的组织。它为来自不同文化、背景和经历的学生提供免费的数学帮助。她说，该组织的30名志愿者教过来自大约70多所学校的学生。她补充道:“我对数学充满热情，将来想成为一名数学教授。”汉娜既会弹钢琴又会吹笛子。

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凯西·霍尔特，七年级
蜂巢科技学院:犹他州桑迪

装订和砖砌

项目背景:人类有一天可能会在火星上建造一个基地。但将建筑材料运到那里需要几个月的时间和巨额资金。如果可以在火星上用土壤或风化层制作砖块，整个过程可以更快，成本也可能更低。凯西和她的搭档西多尔·克莱尔(Sidor Clare)开始用火星上发现的材料制作砖块。他们还探索了如何制作粘合剂，使砖块粘在一起。他们想要确保他们的砖耐用可靠。毕竟，火星环境恶劣，所以建筑需要坚固!

策略与结果:“做砖比看上去要难得多，”卡西说。女孩们使用了一种名为火星全球模拟MGS-1的土壤混合物。它有类似火星土壤的化学和机械特性。女孩们尝试了不同的粘合剂来粘合砖块:聚酯树脂、聚苯乙烯和再生高密度聚乙烯(HDPE)。他们在泥土混合物中加入树脂制成树脂砖。对于HDPE砖，他们使用了从桶中熔化的塑料碎片。对于聚苯乙烯砖，女孩们使用了两种方法将塑料与丙酮和土壤混合物混合。其他一些制砖的尝试都失败了。但女孩们有足够的钱去社区大学的实验室。那里的压缩测试仪有一台电脑和多个摄像头。 The equipment let the girls track how much pressure the bricks could withstand. The polyester resin brick was the strongest. “In fact, our polyester resin brick was so strong that it was stronger than concrete and came second only to limestone!” Kassie says.

其他爱好:“我真的很喜欢帮助别人，”凯西说。她喜欢和人们一起保护他们的电脑不受黑客攻击。她在机器人训练营担任导师，并帮助有需要的家庭把食品袋放在一起。她会跳芭蕾舞，在合唱团唱歌，会弹钢琴和尤克里里。凯西希望成为一名计算机科学家。她和一些团队成员已经开发了一款名为“水银行”的智能手机应用程序。它连接到她所在城市的数据库，这样当地居民就可以观察他们的用水情况并节约用水。

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Rishab Kumar Jain，八年级
斯托勒中学:俄勒冈州波特兰市

胰腺侦探:一种新的基于人工智能的活检后工具，用于筛选基因突变，以个性化胰腺癌治疗

项目背景:Rishab说:“我的朋友因癌症去世，这让我深受感动。胰腺癌始于一个产生酶和激素的器官，这些酶和激素有助于消化和控制血糖。Rishab在一场比赛中做志愿者，为对抗艾滋病筹集资金，他遇到了几位患者和幸存者。然后他参观了波士顿的一个实验室，了解了DNA测序。这一过程阐明了包含细胞遗传信息的分子中核酸的顺序。他想知道是否可以设计一种人工智能工具来处理测序结果。也许研究结果可以为患者提供治疗建议。

策略与结果:Rishab称他的工具为“胰腺侦探”。它与胰腺癌患者的组织样本图像一起工作，并使用图像中的数据来找出患者可能具有五种类型的基因突变中的哪一种。为了做到这一点，Rishab使用了一套称为k-Nearest Neighbors Algorithm的数学规则。它基本上是在一大堆数据中找到最接近它要分类的东西的已知数据点。但Rishab首先需要大量的数据。他下载了453名癌症患者的组织活检图像。然后他编写了一个算法，从这些图像中挑选出数百个特征。除此之外，“这项技术有助于量化肿瘤的强度、形状和纹理，”他解释道。Rishab使用了70%的数据来训练他的人工智能工具。然后他用剩下的30%的数据进行了测试。 The tool worked well, he reports. He hopes doctors might someday use it to choose mixes of treatments that will help more patients survive.

其他爱好:“我喜欢越野跑和5公里跑，”Rishab说。“我也是一名活跃的童子军。”他是校报的主编。他还创立了三亚克科学协会(Samyak Science Society)，这是一个致力于为所有儿童推广科学、技术、工程、艺术和数学的非营利组织。Rishab被《时代周刊》评为2018年最具影响力的25名青少年之一。他希望成为一名生物医学工程师。

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伊莎贝尔·索菲亚·卡茨，八年级
华金·莫拉加中学:加州莫拉加

使用信号分析分析乐器/声音和一种新的颜色指纹技术进行声乐训练

项目背景:伊莎贝尔是一位敬业的音乐家和歌手。她迷上了不同品牌钢琴的音调差异。她听过专家们用不同的形容词来描述这些语调:“弥漫的。”“金属。”甚至“脂肪。”这些话是有意义的，但不是很具体。伊莎贝尔决定看看她是否可以使用数字声音处理来获得音符频率和音调(或音色)的客观表征。除了钢琴之外，她还希望这项技术适用于其他乐器。她想知道这种方法是否也适用于唱歌的音符。

策略与结果:伊莎贝尔从三个品牌钢琴的十张中C音录音开始。她使用软件和算法将音乐声音分解成不同的频率。伊莎贝尔还得到了音符的谐波数据。这些是一些乐器在演奏基本音符时发出的泛音。伊莎贝尔接着更进一步。她使用她的电子钢琴上“柔和”和“明亮”的音乐设置来设计一种测量音乐声音音调的方法。她把这些结果放在一起，得到了音乐声音的“颜色指纹”。指纹上的彩色圆圈代表一个基本音及其谐波。每个圆的厚度是基于不同频率的峰值。伊莎贝尔的方法可以描述钢琴、吉他和小提琴的音符和音调。 She also found a way to show if a sung note is off on its pitch. “The next step for this project is to build a working prototype smartphone app” to train singers, she says.

其他爱好:伊莎贝尔说:“我用我的木吉他写歌和翻唱。”她还在咖啡馆的开放麦克风节目中表演她的歌曲和诗歌。作为一名铁人三项运动员，她游泳、跑步和骑自行车。她还喜欢徒步旅行和攀岩。她和家人一起做饭很开心。伊莎贝尔希望成为一名科学老师。她说:“我喜欢公开演讲，作为一名教授，每天都必须这样做，这是他们工作的一部分。

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亚历克西斯·蒂亚·麦卡沃伊，八年级
克罗克中学:希尔斯堡，加利福尼亚州

设计高效、低成本、环保的活性炭去除水中重金属

项目背景:人们花费了数百万美元来清理旧金山湾，这是亚历克西斯家附近的地方。“然而，重金属污染仍然是一个问题，在那里和其他地方，”她指出，并建议，如果人们过滤废水，大部分问题是可以避免的。其他地区也会在废水过滤方面做得很好。许多商业水过滤器使用活性炭。这种材料的微小碳块经过高温处理，形成了许多微小的孔隙。它们的表面积有助于吸附或抓住污染物。亚历克西斯决定用不同的植物材料制作她自己的活性炭。她认为，使用生物废物不仅环保，还能降低废水处理的成本。

策略与结果:亚历克西斯测试了她用不同的植物材料制成的四种活性炭:椰子壳、核桃壳、木屑和灰。她将这些材料研磨成特定的网孔尺寸，然后用两种酸在不同的温度下处理每种材料的样品。接下来，她用碳酸氢钠(也称为小苏打)冲洗这些材料。最后，在最后冲洗和干燥之前，她用盐或氟化物处理样品。亚历克西斯将等量的过滤材料和水装入滴管。作为对照，她还用未经处理的地面植物材料制作了过滤器。她也有一个商用滤水器。亚历克西斯将水和铜的溶液倒入每个过滤器中。然后她把液体抽干，测量水中铜的残留量。在亚历克西斯的第二阶段试验中，最好的结果来自木屑和核桃氟化物过滤器。 They absorbed up to 30 times more copper than the commercial filter did!

其他爱好:“我最喜欢的爱好是拉小提琴，”亚历克西斯说。“音乐能激发我内心的情感，我喜欢那种成就感。”她还在唱诗班唱歌，跳爵士舞。她喜欢划船，是学校模拟审判队和绿色垃圾巡逻队的一员。她希望成为一名生物化学家。“我喜欢解决与我们当前社会有关的问题，而作为一名生物化学家，可以给我一个解决这些问题的机会，”亚历克西斯说。

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吉安娜·g·尼尔沃，七年级
梦想学院:洛斯卢纳斯，新墨西哥州

猫粮的消化——消化酶与否?

项目背景:吉安娜说:“我的实验灵感来自我的猫，佩佩、查理和卡斯珀。”其中两人患有消化系统疾病和胰腺疾病。消化系统处理我们的身体如何吸收食物，将其分解成有用的部分，并排出剩下的部分。消化率是指人体能吸收多少食物。在之前的一个实验中，吉安娜测试了不同品牌猫粮的消化率。一些公司还出售酶补充剂来帮助促进消化。吉安娜说:“我想看看在我的猫的饮食中添加消化酶是否会像制造商声称的那样提高消化率。”“或者，这是浪费钱吗?”

策略与结果:消化酶是一种蛋白质，有助于将食物分解成身体可以利用的化学成分。吉安娜用不同品牌的猫粮和酶补充剂进行了测试。她在烧杯中加入了一些猫粮，以及一些酶补充剂。她还加入了盐酸溶液，以模拟典型猫胃里的酸度。吉安娜让每个烧杯静置12小时，然后用过滤器将液体吸干。接着，她加了一些菠萝汁。这种果汁中含有的酶与猫小肠中的酶类似。12小时后，她将液体排干，让烧杯中剩余的材料干燥。然后她称了称烧杯上的残渣。当她使用一种酶时，几个干猫粮品牌的消化率上升了7%以上。 Across all brands, however, the supplements increased the food digested by less than 2 percent. Gianna’s overall conclusion: “It’s not worth spending the money.”

其他爱好:“你会发现我大多数周末都在球道上打高尔夫球!”Gianna说。她还喜欢各种其他户外活动，包括徒步旅行、骑自行车、钓鱼、足球、棒球等。吉安娜喜欢用金属探测器寻找“很酷的发现”，也喜欢在靶场射击。她在一家动物诊所做志愿者，希望成为一名兽医。除了她的猫，她还有一只叫托尔的狗。

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里诺亚·杰奎琳·奥利弗，七年级
乔治亚娜·布鲁斯·科比预科:加州圣克鲁斯

影响加州科学与工程博览会结果的因素

项目背景:去年，里诺亚参加了加州科学博览会的颁奖典礼。她注意到有几个学生来自奥兰治县。该县的收入中位数位居全州前三名。“来自特权地区或高评级学校的学生更有可能在加州科学与工程博览会上获胜吗?”她想。另一方面，来自不太富裕地区的学生可能会错过机会吗?里诺亚决定深入研究几十年的科学展览数据来找出答案。她还调查了其他可能影响学生获胜机会的因素。

策略与结果:里诺亚获得了29年的加利福尼亚州科学展览成果。她还做了研究，找出了学生上学城市的家庭收入中位数。然后她开始分析数据。她发现，获奖最多的项目往往来自较为富裕的地区。此外，她还发现，拥有前三大项目的城市的收入水平与拥有其他所有项目的城市的收入水平之间的差距越来越大。此外，所有参与项目的城市收入中位数平均值高于全州收入中位数。拥有少于五个项目的学校更有可能位于收入水平最低的四分之一地区，而不是收入水平最高的四分之一地区。对于拥有100多个项目的学校来说，情况正好相反。里诺亚发现，获胜似乎使获胜的可能性更大。一些学校在某些类别中获胜的历史是一个很好的指标，同一类别的另一个项目将进入前四。

其他爱好:“我真的很喜欢参加科学展览，”里诺亚说。她早期的一个项目是关于蜂巢的数学。另一个科学项目是关于室内声学的。还有一个项目调查了当地学校水中的铅含量。里诺亚会弹钢琴和拉小提琴。她还和一个小组一起志愿清除她家附近一条河边的入侵植物。她说，“我对工程科学感兴趣”，作为一种可能的职业。

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麦迪逊·妮可·帕金斯，八年级
吉尔默中级学校:德克萨斯州吉尔默

Stayin”

项目背景:麦迪逊说:“我想解决的人类问题是改善牧场的经济发展和东德克萨斯林地的生物多样性之间的平衡。”她的父母在他们的农场上清理出五英亩的土地，再建一个池塘，她得到了这个项目的灵感。她说:“有一天，我看到小鱼通过溢洪道进入新池塘。”溢洪道是控制池塘水流的通道。在这种情况下，新池塘仍在建造中，几乎没有植被。她不知道这些小鱼怎么活下来。她还想知道缺乏植被会如何影响池塘的生物多样性。

策略与结果:麦迪逊在她家农场的一个池塘里做了调查。她砍掉了陆地上的植物，并清除了海岸附近一段10米(33英尺)长的水下植被。她把另外10米长的植被留在原地。她自己建造了海丝特-登迪的栖息地，并把它们放在每条沿线的三个地方。这些设备有间隔的板堆叠收集各种类型的大型无脊椎动物。四周后，她收集了这些设备。此外，在12月和1月期间，她每两周用围网和自制的浮游生物网收集一次样本。麦迪逊统计并识别了她收集的物种。不同的采样方法在这两个地区都能收集到更多的物种。她还发现了水温、溶解氧和二氧化碳水平的差异。 But at least for the first four weeks, she didn’t see a statistically significant difference in each area’s biodiversity for fish and macroinvertebrates. “The biodiversity study should be continued for an entire year,” she says.

其他爱好:麦迪逊是一个有竞争力的指挥棒挥舞者。她还跳踢踏舞、爵士舞和芭蕾。她也是美国未来农民组织的成员。她为县里的表演饲养肉鸡。她还喜欢用线编织手链。麦迪逊希望成为一名儿科肿瘤学家。她说:“当我解决问题以确定治疗癌症的最佳方法时，我想成为孩子们和他们父母的笑脸。”

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Ashwin Prabhakar，八年级
探索中学:阿拉巴马州麦迪逊

环境应用的多功能生物可降解聚合物

项目背景:“人类活动导致了严重的空气和水污染，”阿什温说。许多这些活动释放二氧化碳，这是导致气候变化的几种温室气体之一。阿什温指出，并非所有的二氧化碳处理都使用可生物降解材料。他知道绿色植物在制造自己的食物时，会将二氧化碳和水转化为糖和氧气。这个过程被称为光合作用。阿什温想知道他是否可以用这种方法在实验室实验中处理废弃的二氧化碳气体。他还想将他的治疗过程与电子和其他传感器结合起来。传感器将更容易监控这一过程。

策略与结果:阿什温的治疗方法使用菠菜叶中的叶绿体。叶绿体是绿色植物叶片中的食物工厂。阿什温的系统还使用了一种来自藻类的水凝胶。水凝胶是一种“智能”材料，这意味着它们会随着温度或水浓度的变化而改变结构。盐度、酸度或碱度也会影响水凝胶。阿什温将少量水凝胶和叶绿体放入氯化钙溶液中。他还添加了氧化铁颗粒，可以用磁铁移动。水凝胶包裹着叶绿体和氧化铁，形成胶囊。接下来是测试。阿什温用胶囊将二氧化碳注入溶液中。 He added a light source and set up a gas monitor. He also set up a tool to measure electrical resistance and used material from red cabbage juice to test the pH. All the readings showed that the system worked to convert the carbon dioxide gas into oxygen gas. The used hydrogel particles were biodegradable when the process was done.

其他爱好:阿什温希望成为一名航空工程师。NASA的亨茨维尔基地和陆军的红石兵工厂都离他家不远。所以，他说，他是在飞机、导弹和火箭周围长大的。阿什温喜欢学术挑战活动，如数学团队、学者碗和GreenPower竞赛团队。他补充说:“拉小提琴可以让我从当时的其他事情中得到休息。”他还踢足球和打网球。

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梅塞德斯·兰哈恩，八年级
圣约瑟夫天主教中学:犹他州奥格登

Opioid-Like失活

项目背景:阿片类药物可以帮助患者应对手术后或生病时的疼痛。人们并不总是需要所有的药物，但他们也不总是正确地处理剩余的药物。梅塞德斯说:“许多人把没用过的药物留着，以为以后可能会用到。”“然而，这增加了儿童意外使用、阿片类药物过量和自杀的风险。梅塞德斯说:“我希望开发一种方法，可以在家里安全有效地停用阿片类药物。”她希望找到一种方法来阻止药物引起有害化学反应的能力。

策略与结果:根据法律，梅赛德斯不能使用真正的阿片类药物。然而，她了解到阿片类吗啡属于一组被称为生物碱盐的化学物质。咖啡因也是一种生物碱盐，青少年很容易得到。因此，梅赛德斯将其作为“临时阿片类药物”使用。生物碱盐与酸反应生成盐。考虑到这一点，梅赛德斯寻找一种现成的酸，可以与咖啡因反应。她说:“我用了醋，这是一种常见的家庭用品，含有醋酸。”她还添加了活性炭。活性炭有许多微小的孔隙，可以附着在其他分子上或与其他分子反应。毕竟，如果醋可以使咖啡因失效，“我不想让它重新被激活，”梅赛德斯解释道。 She used a lab analysis method and statistics to compare her treated mixture to untreated caffeine. She also compared the treated mixture to a mix of vinegar and carbon without the caffeine. The results and additional calculations showed that her treatment had changed the chemical nature of the molecules.

其他爱好:“我最喜欢的活动之一是徒步旅行，”梅赛德斯说。她还喜欢在健身房或树上攀岩。“在超越文明的过程中有一种自由，”她说。她的其他运动项目包括足球、篮球和滑雪。她还会弹钢琴和竖笛。她目前希望从事化学工程方面的职业。这份工作可以让她从事她最喜欢的两门学科——化学和数学。

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Hannah T. Shu，八年级
蒙特利国际学校:加利福尼亚州海滨

用物理学和傅立叶分析确定音频频率来评价小提琴的声学效果

项目背景:作为一名音乐家，汉娜知道小提琴的音质有很大的影响。她指出:“大多数买家注意到，价格区间较高的小提琴往往具有更高的音质。”然而，情况并非总是如此。好的小提琴的价格从几百美元开始，然后再上涨，所以一个糟糕的选择可能会付出高昂的代价!先进的软件和其他设备可以测量小提琴声学质量的一些特征。然而，汉娜指出，大多数购买小提琴的音乐家买不起这种高科技设备。然而，大多数潜在的小提琴买家确实携带了智能手机。“现代智能手机是否足够强大，可以分析不同小提琴的音质，帮助买家挑选他们梦寐以求的小提琴?”汉娜不知道。

策略与结果:汉娜使用装有VisualAudio应用程序的智能手机录制了24把不同价格范围的小提琴的音符。该应用程序和其他软件让汉娜制作光谱图。它们显示了随着时间的推移声音的不同质量。这些特性包括声音的频率、响度和信号功率。在汉娜的声谱图上，强烈的黄色表示声音更强大、更有深度。相比之下，柔和的紫色意味着这些音质更加有限。汉娜还用这些结果制作了不同的图表。例如，一张图表显示了不同小提琴的泛音之间的对比。汉娜解释说:“更多的和声创造出更悦耳的声音”，人们将其描述为抒情、歌唱或明亮。她的测试显示，排名前三的低价小提琴在某些音质上接近于更昂贵的小提琴。 Overall, though, her analysis showed that sound qualities for the higher-priced violins were indeed different from those of the lower-priced violins.

其他爱好:汉娜8岁开始拉小提琴。她现在处于高级中级水平。她说:“我每天都在练习中学习新的技能。”她还弹钢琴。汉娜喜欢篮球、排球、跆拳道和打橄榄球。她在蒙特利食品银行做志愿者。“我想成为一名血液学家，主要研究血液的医生，”汉娜说。

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Kyle P. Tianshi，七年级
剑桥学院:加州圣地亚哥

使用激光显微镜和图像处理的微观粒子探测器

项目背景:当凯尔去露营时，他被手电筒的光束照亮空气中微小的尘埃粒子所吸引。他发现，散射光使得发现那些通常看不见的粒子成为可能。后来，他了解到海洋、湖泊和其他水域中塑料的问题日益严重。“水源中不断增长的微塑料污染给社会带来了巨大的健康问题，”他指出。然而，目前对总悬浮物的检测往往既昂贵又耗时。想起露营时手电筒发出的光束，凯尔开始设计一种探测器，利用光来寻找和测量悬浮的微观粒子。

策略与结果:凯尔希望他的系统能够识别水中微小的颗粒，即使它们的浓度很低。这个系统必须快速、准确和一致地工作。凯尔的原型将激光笔以直角对准置于显微镜下的水溶液。他拍摄了被点亮的样品的数字图像，然后使用图像处理软件对数据进行分析并绘制图形。他还通过在不同浓度的水中测量已知数量的微米大小的球体来检查他的系统。实验结果让他知道，该系统发现的是粒子，而不是气泡。“这种探测器非常高效，”凯尔报告说。录制视频只花了十秒钟，处理数据只花了一秒钟。当他在网上购买单个零件时，激光、显微镜和水容器只花了35美元左右。他认为有一天大规模生产可能会将成本降至15美元。

其他爱好:凯尔希望成为一名幻想师。他喜欢写科幻小说，亚马逊上已经有好几本了。他说:“想象力使我能够想到我故事中的神话野兽和人物，并想象他们的行动。”“我的目标是把我的书和梦想世界拍成电影。”他还喜欢用钢琴作曲。他拉大提琴，也在唱诗班唱歌。凯尔最喜欢的运动包括羽毛球、高尔夫球、排球和跑步。

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肖恩·理查德·托雷斯，八年级
圣阿德莱德学院:加州高地

白河组脊椎动物粪包体的生态系统分析

项目背景:“我最大的爱好是收集化石，”肖恩说。“这让我有机会亲身体验史前世界。”他的研究项目涉及到对粪化石的实际研究。这些是粪便化石，或粪便化石。这些化石可能含有动物吃过的一些未消化的食物。对于Seann项目中的样本来说，这些动物是生活在数百万年前的脊椎动物，现在是内布拉斯加州的一部分。它们的一些粪便被保存在白河组的岩石中。肖恩想知道这些化石是否能给他提供关于很久很久以前那里食物链的线索。

策略与结果:Seann研究了内布拉斯加州一个化石遗址的25个粪化石标本。他检查了每一个骨头、牙齿、植物或其他物质的碎片。他还在显微镜下检查了每个标本。他寻找骨头或牙齿化石的小碎片，或者头发、草或其他物质的印记。在此基础上，他确定了标本是来自食草动物还是食肉动物。Seann的样本表明，“白河组中食肉动物的粪便比食草脊椎动物的更丰富”。13个标本来自食肉动物。其中6个来自食草动物。6个无法被描述。基于这些结果，Seann认为被称为鬣狗和始祖动物的动物处于史前食物链的顶端。 Animals known as nimravids and canids were also carnivores there. Those animals would all have preyed on plant-eating animals known as oreodonts. Those extinct hog-like animals were related to modern-day camels. Seann thinks his approach can help for studies of other areas and eras.

其他爱好:“画画是我的另一个爱好，”Seann说。“它让我能够表达自己，创造现实中不存在的幻想。”他在学校的活动包括计算机俱乐部、机器人、学生会、科学俱乐部和学术十项全能。他计划最终在他家附近的圣贝纳迪诺县博物馆做志愿者。他说:“能够在博物馆做志愿者，带着客人参观展品，这真是太棒了。”他想从事考古学的事业，这是人类学的一个分支。

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Ganesh Venu，八年级
弗里斯伍德初中:德克萨斯州弗里斯伍德

钾能帮助水稻生产节水吗?

项目背景:世界各地有许多人遭受水资源短缺和缺乏粮食安全之苦。“我知道在印度找水有多难，”Ganesh说。他想帮忙。他把研究重点放在大米上，大米是印度人的主要食物来源。这种作物也需要不同的营养物质来茁壮成长，包括钾。研究表明钾的增加会导致蒸腾作用的减少。这是水从植物的根部流过，并通过叶片上的小孔蒸发的过程。象头神想知道他是否可以利用这个想法来帮助节约用水。

策略与结果:Ganesh对在土壤中或水培中种植的水稻进行了两项研究。水培法是一种使用无土壤的水基溶液种植植物的方法。他给对照组的植物喂食标准营养液。Ganesh用营养液加不同量的钾处理实验组的植物。在他的水培研究中，与对照组相比，试验组的植物失水更少。随着钾离子浓度的增加，节水效果也在增加。然而，无土植物在对照组和只添加100或200 ppm钾的组中生长得最好。在土壤研究中，控制组总体失水最少。然而，它的植物每克叶片组织失水最多。添加100 ppm钾的植物水分损失最大。 However, plants in that group had the lowest water loss per gram of leaf tissue. Based on that, Ganesh figures that adding some potassium can actually save water and increase crop yields.

其他爱好:Ganesh说:“我最喜欢的爱好是拉小提琴，因为它能帮助我释放情绪，让我感到平静。”他的第二爱好是下棋。他说:“这很有趣，还能帮助我提高注意力。”在运动方面，象头神喜欢网球、足球和跑步。他还喜欢机器人技术，是童子军的终身童子军。他希望成为一名研究科学家。

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Ruhi Yusuf，七年级
挑战者学校-阿登伍德:纽瓦克，加利福尼亚州

不同植物作为188bet金宝搏官网混凝剂净化污染饮用水的效果

项目背景:Ruhi说:“我想为村民们找到有效、更安全的化学品替代品来净化水。”她在印度的叔叔管理着一个水区。它为300多个村庄的人们提供饮用水。不幸的是，地下饮用水和废水管道经常是平行运行的。而且这些管道并不总是水密的。一旦发生泄漏，饮用水就会被污染。水务部门已经向村庄里的许多人发放了化学净化包。188bet金宝搏官网然而，这些化学物质会使水的味道和气味令人不快，这是许多人不喜欢的。然而，如果人们不使用包装就喝了水，他们就会生病。Ruhi想知道植物基材料是否可以用于净化。

策略与结果:许多水处理厂使用一种叫做混凝的化学过程来去除水中的某些污染物。明矾或硫酸铝常用于此目的。它使水中的微小物质颗粒聚集在一起。过了一段时间，结块的颗粒沉淀下来。Ruhi测试了四种可能替代明矾的植物材料。她碾碎了辣木籽、秋葵籽和nirmali种子。她还用这种植物的叶子制作了芦荟凝胶。她将等量的每种物质加入到与考拉林粘土混合的水中。她把每个混浊的水样用力混合一分钟。接下来是三分钟的缓慢搅拌。 Then the samples sat for three hours. The timing let some solid settle out. Then Ruhi tested the treated water. All the plant materials substantially cut down on the turbidity of the water. They also reduced the total dissolved solids to levels close to the World Health Organization’s standards. The pH values were within safe drinking water ranges.

其他爱好:“我最大的爱好是练习一种叫做bansuri的印度长笛，”Ruhi说。玩游戏给她一种宁静的感觉，也有助于缓解学校的压力。她从四岁起就开始弹钢琴。她希望成为一名计算机科学家。“计算机科学就是学习解决现实问题的工具，”她说。

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