理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    烷基碘在Pt(111)表面上的吸附行為及熱分解反應
    (2006) 吳凱煜
    在超高真空下,探討烷基碘( alkyl iodide,R-I )化合物在Pt(111)表面的吸附及熱分解反應。以程溫脫附法( temperature-programmed desorption,TPD )偵測脫附產物。並以同步輻射光為光源的X-ray光電子能譜( X-ray photoelectron spectroscopy,XPS )分析升溫過程中吸附物的化學組態變化。綜合TPD與XPS的數據,提出烷基碘在鉑表面的反應及分解機制。 低覆蓋率的條件下,所有化學吸附的烷基碘分子在低於200K的溫度會分解成烷基與碘原子,烷基會進行脫氫反應,氫原子結合以分子形式脫附,留下殘碳於表面。在較高的覆蓋率之下,隨著溫度逐步升高,物理吸附的烷基碘會先脫附出來,接著化學吸附的烷基碘則是斷裂C-I鍵,生成烷基與碘原子,烷基除了與氫原子鍵結,還原生成烷類脫附;具有β-H的烷基會以β-hydride elimination生成烯類,以di-σ bonding的方式鍵結在表面,有一部分烯類脫附離開表面。在更高的溫度下,烯類會再進行脫氫反應,一連串的去氫反應後,氫原子在400~500K結合產生氫分子脫附,最後留下殘碳於表面。 比較不同級數烷基的反應結果,得知三級與二級烷基因為立體障礙的因素,氫原子較不易與烷基鍵結,所以烯類與烷類的比例相差較大。
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    烷基醇於Cu(110)表面吸附及熱分解反應
    (2006) 林宏偉
    超高真空的環境下,探討烷醇(alkyl alcohol, −OH)化合物在銅表面上的吸附及熱分解反應。以程溫脫附法(temperature-programmed desorption, TPD)偵測脫附產物。且以同步輻射光為光源的X-ray光電子能譜(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS),鑑定表面上中間產物的化學組態變化。據此提出含−OH基化合物在銅表面上的反應及分解的機制。於低表面覆蓋率的條件下,部分化學吸附的烷醇分子,傾向分解形成吸附在表面的氫及 alkoxide。高溫度,脫附產物隨吸附分子的種類及量不同而有變化。銅表面的烷醇分子斷氫氧鍵,形成吸附於表面的氫原子及alkoxide。吸附在銅表面上的 methoxide (CH3O-)與氫化合形成甲醇脫附,為一個可逆反應,或者 methoxide (CH3O-)再脫附一個β-H於Cu表面上形成甲醛脫離表面。而含β-H的ethoxide (CH3CH2O-)則傾向以β-elimination的方式形成乙醛而脫附,或是再與氫結合形成乙醇脫附,為一個可逆反應的進行。丙基醇、丁基醇主要也是經由β-H的脫離,以丙醛、丁醛的形式離開銅表面。少量的alkoxide在表面上脫氫產生碳的沉積。
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    水在NiAl(100)表面上的反應; XPS,TPD與LEED的研究
    (2005) 劉昱麟
    在催化劑與催化劑基材中,金屬氧化物佔有一個非常重要的地位,雖然我們廣泛的使用這些系統,但是對其詳盡的化學機構仍然不是非常了解。我們利用光電子能譜、程溫脫附法以及低能電子繞射來研究氧化NiAl(100)表面所生成的γ-Al2O3薄膜。在程溫脫附(TPD)的實驗中指出,物理吸附的水會在165K時從表面上脫附,而H(ad)會在200-400K之間從表面上脫附。在光電子能譜(XPS)的實驗中,發現在100K下水分子吸附於表面上,會部份產生分解成OH (ad) 與 H(ad),當溫度升高到173K時,水分子會產生出脫附於表面或是分解成OH(ad)兩種反應途徑,當溫度達到700K時,在表面上已經形成Al2O3氧化層。在低能電子繞射(LEED)的研究之中,在清潔的NiAl(100)表面上,我們可以發現P(1x1)與c(√2 x 3√2)R45o兩種不同的LEED pattern,這是因為鋁與鎳共存在表面上的結果,當我們曝露水於表面並且再加熱至1000K後,我們可以發現Al2O3氧化層在表面上形成P(2x1)與P(1x2)的LEED pattern。在我們的論文之中,我們也會討論水與氧對於氧化NiAl(100)所形成的Al2O3氧化層與其氧化機構是否的不同。
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    烷硫醇在砷化鎵表面上的吸附及熱解反應
    (2005) 黃自平; Tzu-Ping Huang
    自組裝有機硫分子是目前熱門的研究話題之一,有機硫醇與有機硫化物擁有成為電子束微影光阻及可以修飾表面的物性及化性的前景。本篇主要是說明利用同步輻射為光源的光電子分析能譜及程溫脫附兩種技術來研究烷硫醇在砷化鎵的表面反應,實驗中的烷硫醇包括了甲硫醇、乙硫醇、丁硫醇及二甲基二硫等有機硫分子。由實驗的資料顯示,上述的有機硫分子皆會在115 K與砷化鎵表面生成吸附烷基硫和氫原子,經過加熱反應後,烷基硫會與表面上的氫原子重新鍵結產生烷硫醇及氫分子脫附,當溫度上升至570 K時,烷硫醇間的碳硫鍵會被破壞產生碳氫化合物,最後至770 K後表面留下硫原子鍵結在鎵原子上。甲基硫熱解會脫附甲基自由基而不是經氫化反應生成甲烷或偶合脫附乙烷;乙基硫與丁基硫熱反應經β-氫裂解產生烯化反應得到乙烯及丁烯;二甲基二硫則是在大曝露量下,主要的分解反應與甲硫醇一樣,少量的二甲基二硫在反應過程中會有甲基二硫的中間物與甲基反應熱脫附二甲基硫分子。本論文亦討論烷硫醇在砷化鎵表面的可能反應機制。