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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    表面電漿共振效應在奈米金銀修飾二氧化矽球之光催化還原二氧化碳研究
    (2020) 陳思穎; Chen, Si-Ying
    由於大氣中的二氧化碳濃度持續升高,進而造成全球暖化和氣候變遷等問題,近年來科學家嘗試使用光催化或電催化等還原方法將二氧化碳轉變成可再利用的能源以解決大氣中二氧化碳過量的問題。本研究選用具有強表面電漿共振效應(LSPR)之金屬元素作為光催化的活性位點,例如金、銀等,進一步探討其對於二氧化碳的光催化還原反應效果。此外,金、銀等過渡金屬元素含有多電子的d軌域,可以幫助穩定CO雙鍵的中間態,提高多電子轉移的機會,進而產生各種多碳產物如乙醛、乙醇等。 為了研究表面電漿共振效應對於光催化反應的影響同時增加有效的催化面積,本研究使用二氧化矽球做為基材,主要是利用Stöber溶膠凝膠法合成,並於其表面生長金銀奈米島狀結構。最後透過還原金屬離子的方式將金屬島狀結構生長於矽球上,改變生長液中所添加的金屬前驅物的量,可以調整島狀結構的間隙大小,並更進一步探討其與光催化還原二氧化碳的關係。最後將乘載好金銀奈米島的粉末樣品照射類太陽光源並連接氣相層析儀可以了解到產物生成速率以及光催化效率和二氧化碳還原產物種類。從結果可知,在長上適量銀的二氧化矽球對乙醇選擇性為54%,乙醛選擇性為34%,且光催化效率是最好為0.0485﹪,但隨著銀的負載量提升,光子效率降低導致還原效率降至0.0295﹪,而觀察到銀奈米島可幫助光催化二氧化碳產物乙醇與乙醛之選擇性提升,之後或許可以使用較大尺寸的矽球使銀島長得更加均勻,增加產物的產率。
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    以化學法製備銅奈米薄膜及其螢光增強特性分析
    (2018) 蘇千華; Su, Chien-Hua
    金屬奈米粒子具有獨特的螢光增強特性,當螢光物質與金屬之間隔有一定距離時,螢光物質受到金屬奈米粒子電場影響,螢光物質會有較多的電子躍遷至激發態,之後回到基態的電子數也增多,進一步增強其放光量,此現象稱為金屬螢光增強(Metal Enhanced Fluorescence , MEF)。 此研究是以無電鍍的方式在水溶液中製備出銅薄膜,以乙醛酸(Glyoxylic acid solution)做為還原劑,並用硫醇修飾其表面,使銅片表面不易與空氣直接接觸,且在後面步驟中TEOS可以更易修飾上,在過去的文獻中發現,銅的局部表面電漿共振 (Localized Surface Plasmon Resonance , LSPR)未受到太大的重視,因為表面有氧化的問題,因此本實驗為了改善其問題,在銅片表面修飾上二氧化矽,且利用改變銅製備時間的長短,觀察螢光強度對銅厚度的結果,將本材料與對照組相比有明顯的染劑螢光強度增強,由此方法可增加整體的螢光增強極限,當銅片的厚度在100奈米左右時,對Streptavidin-IR800有最大的螢光增強,最大值接近60倍。
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    製備高產率金奈米雙三角錐及其選擇性二氧化矽包覆之研究
    (2018) 歐威志; Ou, Wei-Zhi
    金奈米雙三角錐(Gold Nanobipyramids, AuNBPs)具有比金奈米棒(Gold Nanorods, AuNRs)更佳的光學性質,其兩端的尖點擁有比金奈米棒的兩端點更強的電場,因此有利於應用在光學及奈米醫學方面上。本實驗成功合成出不同波長的金奈米雙三角錐,但由於利用晶核成長法(seed-mediated growth method)所合成出的奈米粒子,其中金奈米雙三角錐的產率不到50%,因此利用benzyldimethylhexadecylammonium chloride (BDAC)進行純化的步驟,使金奈米雙三角錐的產率提高至90%以上,不僅如此,還另外測試出另一純化方法:將未純化的金奈米雙三角錐的溶液過度生長,使金奈米雙三角錐變成有銀包覆在外的銀棒,金奈米顆粒變成有銀包覆的銀顆粒,再利用顆粒大小不同使其分離,最後再利用氨水及雙氧水蝕刻掉銀的部分,兩種方法都能得到高產率的金奈米雙三角錐。接著,將金奈米雙三角錐以及另外合成出的金奈米棒在兩端分別修飾上8-arm PEG-LA,再包覆二氧化矽在其邊上,形成像大亨堡的形狀,以及在金奈米雙三角錐和金奈米棒四周包覆上二氧化矽。由於侷域化表面電漿共振的現象,金奈米棒及金奈米雙三角錐的端點可以提供較強的電場環境,這些電場被高度增強的熱點(Hot Spot)處如果修飾上螢光分子,可以放出較強的螢光,抑或是曝露於相對應波長的雷射探討其光熱轉換效率。由於二氧化矽選擇性包覆在金奈米顆粒上,可以使得未來在修飾上螢光分子上能集中在端點,又金奈米雙三角錐的尖端電場比金奈米棒的端點電場還強,可以被預期金奈米雙三角錐的螢光增強倍率會大於金奈米棒。
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    奈米金-氧化矽多層結構應用於有機氣體光學探針之研製
    (2016) 李冠儀; Le, Guan-Yi
    本研究發展新型光學探頭式探針感測器,在探針基材上修飾多層奈米金粒子及銀鏡,利用局部表面電漿共振 (Localized Surface Plasmon Resonance;LSPR) 原理測量揮發性有機氣體 (Volatile Organic Compounds;VOCs)。首先以3-氨基丙基三乙氧基矽烷(3-Aminopropyl triethoxysilane;APTMS) 當作玻璃和奈米金粒子的交聯劑,再於玻璃片上自組裝奈米金粒子,最後以四乙氧基矽烷 (Tetraethyl orthosilicate;TEOS) 水解後的產物二氧化矽 (Silicon dioxide;TiO2) 在奈米金粒子上形成薄膜當作隔板,按此順序層層疊加,隨奈米金粒子之層數達五層,其吸收度是單層奈米金粒子的 11倍,降低玻片型感測器所需的片數。本研究使用玻片型感測器量測八種有機氣體,結果展現良好的靈敏度、再現性、線性關係 (R2>0.99) 且偵測下限 (Limit of detection;LOD) 落在24~392 ppm。不同於玻片型感測器,探頭式探針感測器使用Y型光纖連接光源及 光譜儀。實驗結果顯示:探針長度越長、外徑越大光反射效果越好。長度5 cm、外徑2 mm之探頭式探針感測器可達單片五層奈米金粒子 5000~6000 ppm的訊號強度,展現探頭式探針感測器良好的靈敏度。