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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    氫氣影響鐵鈀合金與鎂基多層膜的磁性以及結構變化
    (2023) 廖黎杰; Liaw, Li-Jie
    氫化效應對磁性材料的影響已被廣泛研究,目前已知的熱門儲氫材料中以可在室溫且低氫氣分壓儲氫的鈀(Pd)為主,其高氫敏感性適合觸發材料中的磁性變化。本篇論文以第一部分著重在鎂(Mg)基儲氫材料,其儲氫能力是自身體積4倍最受矚目,然而Mg塊材需要高溫高壓的氫氣環境才能吸收氫氣並且儲存。通過鈀覆蓋層的催化作用,氫分子的裂解在催化過程中有效發生,促進氫原子擴散到底層的純鎂。該過程已被實驗證實在室溫、1 bar的氫氣壓力下發生。Pd/鈷(Co)/Mg多層膜的磁光柯爾效應(MOKE)在真空和1 bar氫氣壓力下測量以進行比較。氫化效應不可逆地將矯頑力(Hc)從25 Oe提高到大約200 Oe。在使用原子力顯微鏡(AFM)量測表面形貌下,氫化後的樣品表面粗糙度從0.1增加到6 nm,且通過 X 射線衍射(XRD)量測在室溫環境下形成穩定的MgH2相。此外,將具有高儲氫穩定性的Mg間隔層夾在Pd/Co/Mg/Fe多層結構中,以提高其儲氫穩定性並探索該結構的磁傳輸特性。透過平面磁場四點測量,磁阻率(MR ratio)的變化從0.22±0.01%增加到0.30±0.01%,這也表明MgH2增加了自旋散射概率和熱效應的穩定性。在我們研究的第二部分,我們重點關注了Pd的獨特性,特別是其高吸氫能力和可逆氫化行為,以及氫氣脫付的遲滯現象,這使其非常適合與氫相關的應用。為了解氫化對磁性的影響,我們的目的是探索氫化對磁異向性能的改變及其與FePd薄膜晶體結構的關係。我們採用X射線磁圓二色性(XMCD)來檢測氫吸收對FePd合金薄膜中Fe磁矩的影響,透過觀察到特徵峰的顯著變化,表明磁性行為發生了變化。值得注意的是,我們發現 FePd薄膜中的磁異向性可以通過吸氫和解吸過程可逆地旋轉無需外部磁場。這使我們能夠實現無磁場開關,這是磁控制領域的一個顯著進步。此外,我們的研究證實FePd薄膜的磁異向性主要受界面應變誘導的磁異向性能與傾斜沉積誘導的表面微結構之間的競爭,且通過橫截面透射電子顯微鏡(TEM)分析和檢查不同厚度的FePd異向能證實了這一觀察結果。總結來說,我們的研究為氫化對磁性薄膜磁性的影響提供了有價值的見解。這些發現證明了MgH2形成、自旋散射和Pd/Mg基多層膜的磁性之間的相關性。 FePd合金體系中磁異向性的可逆控制是通過吸氫和解吸實現。這項研究為自旋電子元件中氫遷移和存儲的控制提供了不同的見解,為磁性元件中的磁矩切換機制引入了新的自由度。
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    含主族元素 (硫、鉍) 之過渡金屬 (鉻、錳、鉬) 團簇化合物的合成、化性與物性研究
    (2014) 林懿潔
    (1) Bi─Mo 系統 將 [BiMo3(CO)9(μ-OC2H4OCH3)3Na]─ (1) 與一系列鹼土金屬氯化物 (MgCl2、CaCl2、SrCl2、BaCl2˙2H2O) 於 MeCN 或 THF 下進行離子交換反應得到一系列以 OC2H4OCH3 為配基之鉍三鉬羰基含鹼土金屬離子團簇化合物 BiMo3(CO)9(μ-OC2H4OCH3)3ML (ML = Mg, 2; Ca(NCMe)2, 3a; Ca(DMF)2, 3b; Sr(C3H6O)2, 4c) 及藉由羰基配位所形成之聚合物 [BiMo3(CO)9(μ-OC2H4OCH3)3ML]n (ML = Sr(NCMe), 4a; Sr(OH2), 4b; Ba(NCMe)(OH2), 5),進一步利用機械研磨方式探討 4a、4b 以及 4c 三者間固態之轉換關係。本研究以電化學、電子吸收光譜以及核磁共振光譜等方法,探究化合物 2、3a、3b 以及 4c 與聚合物 4a、4b 以及 5 之鹼土金屬陰電性效應與聚合效應。進一步藉由 NMR 滴定實驗比較鹼金屬 (Li+、K+)、鹼土金屬 (Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+)、過渡金屬 (Zn2+、Cd2+) 以及主族金屬 (Tl+、Sn2+、Pb2+) 離子置換化合物 1中 Na+ 離子能力。 (2) E─Cr (E = S, Se, Te) 系統 將含氫配子之雙三角錐化合物 [HS2Cr3(CO)9]3─ (1) 分別與醯氯類 (PhCOCl、CH3(CH2)2COCl) 試劑以及鹵烷類試劑 (CH3(CH2)4Br、CH3(CH2)5Br) 於 MeCN 反應,分別形成雙三角錐化合物 [S2Cr3(CO)10]2─ (2a) 與雙蝴蝶構型之 [{S2Cr2(CO)7}2Cr]3─ (3),其中化合物 1 與醯氯類試劑反應,可得到醛類產物 (PhCOH、CH3(CH2)2COH)。再者,化合物 1 與兩當量金屬試劑 Mn(CO)5Br 於 KOH 鹼性條件下反應,可形成混和錳鉻之羰基化合物 [S2Cr3(CO)10{Mn(CO)5}2]2─ (4) 和化合物 2a。化合物 4 以金字塔構型 S2Cr3 為主體,於每一個 S 原子端接 Mn(CO)5 片段。進一步藉由電化學以及電子吸收光譜探討 S─Cr 系列化合物同核或異核擴核性應以及相關雙三角錐構型之 [E2Cr3(CO)10]2─ (E = S、Se、Te) 之主族效應,並搭配理論計算佐證。