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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    利用氣相層析儀結合加速規及麥克風氣體感測器線上定量檢測硼烷氨的氫氣釋放濃度
    (2013) 林建宏; Chien-Hung Lin
    本研究首次使用加速規 (accelerometer)作為氣相層析儀 (gas chromatography; GC) 的氣體感測器。將微型哨 (milli-whistle) 連接於氣相層析管柱出口端,當管柱層析物與鞘流氣體通過哨式偵測器時便會發出聲音,產生的聲頻可以用麥克風接收,哨子的振動則由加速規測量,再透過快速傅立葉轉換 (fast Fourier transform; FFT) 即可得到頻率。分析物選擇加熱時能夠釋放氫氣的儲氫材料硼烷氨 (ammonia borane; NH3BH3)。實驗結果顯示,無論是聲波或微型哨身的振動,所產生的頻率是相同的。根據頻率的變化量線上即時測定氫氣的釋放濃度。本實驗使用自組裝電磁閥注射裝置,將硼烷氨放置在注射裝置的樣品槽內加熱,釋放的氫氣以 0.5 分鐘為間隔注入 GC 分離系統,可以即時定量每次注入的氫氣濃度。研究中發現以靜電紡織技術,將硼烷氨包覆在聚碳酸酯纖維 (polycarbonate; PC) 的微管陣列薄膜中,可以降低釋放氫氣所需的溫度,這將使得儲氫材料的適用性更為廣泛。研究結果,每 1.0 mg 的硼烷氨在溫度範圍 85 - 115 ℃中可以產生的氫氣量為 1.0 ~ 1.25 mL。
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    以氣相層析/微哨偵測系統同步監測鐵在發藍處理過程中產生的氫氣濃度變化
    (2019) 陳宇儂; Chen, Yu-Nung
    工業上大多以酸洗(黑色氧化)的方式來進行鐵的除銹或防鏽,本研究選用沒食子酸代替業界常用的鹽酸來進行藍染防鏽的實驗。鐵在酸性的環境下會氧化成成二價鐵離子,同時還原溶液中的氫離子並釋放氫氣,其中鐵離子會與沒食子酸進行錯合反應,使得金屬表面形成黑色的四氧化三鐵保護層,藉此防止進一步的氧化生鏽,而由於二價鐵離子與沒食子酸的反應機制複雜,生成的錯合物種類也較為繁多。故本實驗欲簡化以偵測氫氣的方式,進行反應的即時同步監測,儀器選用實驗室自行研發的微哨偵測器,結合氣相層析儀以及全自動進樣系統,過程中會以LabVIEW程式控制進樣流程並搭配NI-4461音效卡進行音頻擷取和數據分析,計算後轉換成氫氣的生成速率,最終以SEM和銹蝕照片的方式討論酸洗處理過後的鐵片,再經浸水氧化的生鏽程度差異,希望藉此得到較佳的防鏽處理配方以延長鋼鐵染黑的使用壽命。
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    應用氣相層析儀/哨子技術探討酸性溶液對種子萌發及呼吸作用的影響
    (2017) 黃筱粧; Huang, Xiao-Zhuang
    本研究以氣相層析/聲波感測方式,長時間對綠豆種子發芽過程中的呼吸商 (每分鐘氧消耗量和二氧化碳產生量之比;Respiratory Quotient)進行即時偵 測。藉由計算呼吸作用反應的速率常數與溫度之間的關係式,依照 Arrhenius 方程式作圖,成功獲得不同溫度及不同 pH 之下的反應活化能。 氣相層析/聲波感測法是利用串接在氣相層析管柱尾端的微哨感測器,當種子 發芽過程產生的氧氣與二氧化碳,經氣相層析管柱分離後,會在哨子端產生不 同頻率的聲波。經快速傅立葉轉換後,可以得到頻率即時的層析圖譜。呼吸商則可以用來了解各種營養基底被利用的比例。呼吸商為 1 時, 能量主要由碳水化合物供給。本實驗先配製不同p值的溶液(pH 值:3~7),在暗室中進行不同溫度(溫 度:25~30 度)的綠豆呼吸作用反應,並同步長時間測量呼吸商的數值(每 5 分 鐘測量一次,連續 12 小時的即時線上記錄監測)。實驗結果發現,酸性越強的溶液中,種子的呼吸速率也隨之下降。在中性的環境下(pH, 7.0),萌芽前 的 5 個小時內,呼吸商的數值都非常接近 1。這表示此階段主要是以碳水化合物作為呼吸作用的養份來源。而隨後的 8 個小時內,呼吸商逐漸降至 0.6以下。這表示養份的利用將逐漸轉成為其他成分。此外,種子在酸性溶液中,碳水化合物的利用容易受到抑制。但是,如果將 II 溫度增加的話,葡萄糖被抑制使用的情況可以得到舒減。由上述的實驗結果,依照 Arrhenius 方程式作圖,可以得到不同條件下的反應活化能。在溶液的 pH 值為 3, 4, 5, 6, 7 的情況下,反應 活化能分別為17.5834,17.0047,16.2955,11.5170,11.2704 kJ mol-1。尤其當 pH=3 時,活化能為 17.5834,明顯大於其他 pH 值之下的活化能,清楚說明了強酸的情況下需要較大活化能才能維持種子萌發的生理機能。 利用本實驗裝置可以即時分析種子發芽時所需要的最佳 pH 環境及最佳溫度。本研究所開發的裝置,非常容易用來探知呼吸最緩慢的條件。日後可應用在蔬 果食品保存或魚鮮肉類輸送過程,所需節能省碳等的最佳條件。