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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Item 含十六族元素之異核金屬羰基團簇物：合成與電化學和電子吸收光譜以及理論計算探討(2011) 繆佳曄1. E/Mn/Cr/CO (E = S, Se) 系統之研究 當[PPN][E2Mn3(CO)9] (E = S, Se)、Cr(CO)6和PPNCl以莫耳比1：1：2或1：2：2於混合乙腈及甲醇之鹼性溶液(4M)中反應，可得到含hydride之混合錳鉻化合物[PPN]2[HE2Mn3Cr(CO)14] (E = S, [PPN]2[1a]; Se, [PPN]2[1b])。然而，起始物之陽離子來源為TMBA時，進而加入Cr(CO)6以莫耳比1：1於鹼性甲醇溶液(4M)中加熱迴流反應，可獲得八面體結構之混合錳鉻團簇物[TMBA]3[E2Mn3Cr(CO)12] (E = S, [TMBA]3[2a]; Se, [TMBA]3[2b])。化合物1a和1b亦可於鹼性甲醇溶液中加熱迴流並進行合環反應而轉變成化合物2a和2b。此外，若化合物1a和1b加入一或兩當量Cr(CO)6於二氯甲烷溶液中加熱迴流反應，則可進行擴核反應而得到含hydride之混合錳鉻化合物[HE2Mn3Cr2(CO)19]2─ (E = S, 3a; Se, 3b)。其化合物生成及相關性質、結構轉換以及電化學性質藉由理論計算進一步驗證。 2. E/Mn/Ru/CO (E = S, Se) 系統之研究 當[PPN][E2Mn3(CO)9] (E = S, Se)與Ru3(CO)12以莫耳比1：1於混合乙腈及甲醇溶液中加熱迴流反應，可得到八面體結構之同核含釕團簇物[HE2Ru4(CO)10]− (E = S, 3a; Se, 3b)和異核含混合錳釕團簇物[E2Mn2Ru2(CO)11]2− (E = S, 4a; Se, 4b)。此外，化合物4a和4b相較於等電子的八面體結構之同核含錳團簇物[E2Mn4(CO)12]2− (E = S, 1a; Se, 1b)和異核含混合錳鉻團簇物[E2Mn3Cr(CO)12]3− (E = S, 2a; Se, 2b)具有良好電子傳遞行為，其氧化位置發生在雙錳金屬羰基片段。紫外可見光吸收光譜顯示此系列同核及異核化合物之電子躍遷為MLCT (Mn→E or COs)或混合MLCT及MMCT (Mn→Cr or Ru)特性，並藉由反射光譜得知此系列化合物其能隙介於1.25至1.80 eV。其化合物生成及相關性質、電子吸收以及電化學性質藉由理論計算進一步驗證。 3. Te/Ru/Cu/CO 系統之研究 當[PPh4]2[TeRu5(CO)14]加入一當量[Cu(MeCN)4][BF4]於二氯甲烷溶液及低溫下反應，可得到三銅橋接之雙八面體結構的團簇物[PPh4]2[{TeRu5(CO)14}2Cu3Cl] ([PPh4]2[1])。若將上述反應之[Cu(MeCN)4][BF4]提高至兩當量，可獲得四銅橋接之雙八面體結構團簇物[PPh4]2[{TeRu5(CO)14}2Cu4Cl2]∙CH2Cl2 ([PPh4]2[2]∙CH2Cl2)和雙銅蓋接之八面體結構團簇物[TeRu5(-CO)2(CO)12Cu2(MeCN)2] (3a)；然而，此反應若於室溫下進行，則可獲得化合物2以及化合物3a之結構異構物[TeRu5(-CO)3(CO)11Cu2(MeCN)2] (3b)。此外，化合物1和2的生成反應涉及二氯甲烷之碳氯鍵活化，而化合物3a和3b的生成是藉由反應溫度控制。化合物1─3的生成及相關性質、結構轉換、電子吸收以及電化學性質藉由理論計算進一步驗證。 4. Te/Fe/Cu/dipyridyl 系統之研究 當[TeFe3(CO)9{Cu(MeCN)}2]與不同有機含氮配子依劑量莫耳比於四氫呋喃溶液中反應，可獲得一維或二維含有機配子之混合鐵銅羰基的有機金屬-有機混合之配位聚合物1─4。此外，利用一鍋化方式將[TeFe3(CO)9]2─、[Cu(MeCN)4][BF4]與有機配子H2bpe or tmdpy於四氫呋喃溶液中反應，可得到聚合物3和4其結構中的陰離子之混合鐵銅團簇物[{TeFe3(CO)9Cu}2L]2─ (L = H2bpe, 5; tmdpy, 6)。化合物1─6之生成及相關性質、電子吸收以及導電性藉由理論計算進一步驗證。 關鍵字：第十六族元素、異核金屬、團簇物、電化學、電子吸收光譜、理論計算Item 含十六族 (S, Se, Te) 三鐵羰基化合物與銅 (I) 及含氮、碳烯試劑的團簇物合成與其化性和物性探討(2010) 陳佩瑄1. E─Fe─Cu─polymer (E = S, Se, Te) 系統 利用 [EFe3(CO)9Cu2(MeCN)2]‡ (E = S, Se, Te) 與 pyrazine (pyz) 或benzopyrazine (benzopyz) 莫耳數比1：1以自組裝方式能成功得到新穎的聚合物 [SFe3(CO)9Cu2(pyz)∙toluene] (1∙toluene) 、 [SeFe3(CO)9Cu2(pyz)] (2) 和[TeFe3(CO)9Cu2(benzopyz)] (3)。利用電子吸收光譜與光學全光譜探討聚合物導電度的性質，並藉由DFT理論計算佐證其半導體的性質，最後利用熱分析質譜儀研究聚合物的熱穩定性。 2. E─Fe─Cu─NHC (E = S, Se, Te) 系統 利用[EFe3(CO)9Cu2(MeCN)2]‡ (E = S, Se, Te)、雙芽咪唑鹽類1,1'-dimethyl-3,3'-(methylene)-bisimidazolium diiodide 和t-BuOK於THF溶液中，形成化合物 [(3-E)Fe3(CO)9Cu2{Me2-methylene-BisIm}] (E = S, 1a; Se, 1b; Te, 1c) 和 [(4-Te)Fe3(CO)9Cu2{Me2-methylene-BisIm}] (1d)。除此之外，此系統還得到化合物 [{trans-EFe3(CO)9}2Cu]3- (E = S, 4; Te, 7) 和 [{cis-EFe3(CO)9}2Cu]3- (E = Se, 5; Te, 6)。將一系列氮異環碳烯化合物進行催化反應、電化學和紫外/可見光光譜的測量，並進一步以理論計算探討與佐證。Item 主族(S,Se,Te)三鐵羰基化合物與含第十一、十二族金屬(Cu,Ag,Cd,Hg)及含磷、碳烯試劑之反應與化性和物性探討(2010) 陳彥銘利用[EFe3(CO)9]2─ (E = S, Se, Te) 與 [Cu(MeCN)4][BF4] 和一當量dppm於THF或是CH2Cl2及冰浴下反應，可得一系列不同溶劑配位雙銅含磷化合物 [EFe3(CO)9Cu2(dppm)(THF)]、[EFe3(CO)9Cu2(dppm)(MeCN)] (E = S, Se, Te)。將此具有溶劑配位之化合物用去離子水長時間充分清洗，則會獲得脫去其配位溶劑，形成雙銅含磷化合物 [EFe3(CO)9Cu2(dppm)] (E = S, Se, Te)。若將反應之dppm提高為兩當量時，可於低溫得到雙銅含磷雙橋接並具有溶劑配位化合物 [EFe3(CO)9Cu2(dppm)2(MeCN)] (E = S, Se)。而高溫反應可得雙銅含磷雙橋接無溶劑配位化合物 [EFe3(CO)8Cu2(dppm)] (E = S, Se, Te)。此外，一系列化合物具有轉換關係，亦藉由理論計算探討。Item 含主族元素 (S、Se、Te) 與過渡金屬 (Cr、Mn、Fe、Ru) 團簇化合物的合成及其反應性探討(2008) 陳柏綱; Bo-Gaun Chen1. Te─Fe─Cu─X 化合物之合成 利用 [TeFe3(CO)9]2− 在 THF 溶液環境下與一當量 CuX (X = Cl、Br、I) 於冰浴中反應，可生成錯合物 [TeFe3(CO)9CuX]2− (X = Cl、Br、I)。將主體與引入的 CuX 當量數比例改為 1：2~3 在 THF 或 CH3CN 於冰浴中反應，會生成錯合物 [TeFe3(CO)9Cu2X2]2− (X = Cl、Br、I)。另一方面，團簇物 [TeFe3(CO)9CuX]2− (X = Cl、Br、I) 可與一當量的 [Cu(CH3CN)4]BF4 試劑反應，擴核形成結構 [{TeFe3(CO)9}2Cu3X]2− (X = Cl、Br、I)。[TeFe3(CO)9Cu2X2]2− (X = Cl、Br) 若是與一當量 [Cu(CH3CN)4]BF4 反應，則可形成穩定結構 [{TeFe3(CO)9}2Cu4X2]2− (X = Cl、Br)。 2. E─Ru─Cr─Cu (E = S、Se) 化合物之合成 將 Ru3(CO)12、Cr(CO)6 與 E (E = S、Se powder) 以 Ru : Cr : E 的原子比例為 1：2：2 於 ~ 4 M KOH 之 MeOH 環境下加熱，將生成團簇物 [E2Ru3Cr(CO)10]2− (E = S、Se)。錯合物 [S2Ru3Cr(CO)10]2− 可與一當量的 [Cu(CH3CN)4]BF4 於低溫下反應，耦合形成 [{S2Ru3Cr(CO)10}2(CuNCCH3)2]2−。上述三種團簇物結構中有罕見 Ru─Cr 鍵，並且均具有缺電子的特性。 3. E─Mn (E = S、Te) 化合物之合成 將 Mn2(CO)10 與 S powder 以 Mn : S 的原子比例為 4：10 於 4 M KOH 之 MeOH 溶液環境下反應，將生成巨大的團簇物 [S10Mn6(CO)18]4−。如果使用 Te powder，以 Mn：Te 的原子比例為 9：10 於 ~ 1 M KOH 之 MeOH 中於低溫下反應，則會生成錯合物 [Te3Mn2(CO)8]2−。前者的結構具有豐富的轉換特性，後者結構則具有良好的反應性可作為起始物用以開發新結構。 4. S─Mn─Cr 化合物之合成 [S2Mn3(CO)9]− 在 4 M KOH 的 MeOH 溶液中與一當量 Cr(CO)6 於室溫下反應，可生成團簇物 [HS2Mn3Cr(CO)14]−。若改變反應比例與兩當量的 Cr(CO)6 反應，將生成團簇物 [HS2Mn3Cr2(CO)19]−。錯合物 [HS2Mn3Cr(CO)14]− 可藉外加一當量的 Cr(CO)6，於 CH2Cl2 溶液中加熱轉換成 [HS2Mn3Cr2(CO)19]−。 針對上述一系列新開發出的結構，其反應機構、物性、化性及電化學的性質分析，我們利用密度泛函數理論 (Density Functional Theory) 進行分子模擬並以 B3LYP 層級進行理論計算作為實驗結果的印證。Item 含主族元素(銻、鉍、碲)與過渡金屬(鉬、釕)團簇化合物的合成與其反應探討及化性研究(2008) 曾超民; Tsau-Ming Zeng1. Sb-Mo-CO系統化合物之合成 [PPN]2[(CO)5MoSbMo3(CO)9(-Cl)3]與HOC2H4OMe、HOC2H4CH(Me)- OMe及HOC3H6OMe在鹼性條件下反應，利用醇類有機溶劑取代結構中的三個-Cl，分別可得[PPN][SbMo3(CO)9(-OC2H4OMe)3Na]、[PPN][(CO)5MoSbMo3(CO)9(-OC3H6OMe)3K]與[PPN][(CO)5MoSbMo3(CO)9(-OC2H4CH(Me)OMe)3K]。所形成的結構具有捕捉陽離子的特性；除此之外，藉由選擇不同碳鏈的醇類有機溶劑可以改變捕捉陽離子的選擇性。 2. Te-Ru-CO系統化合物之合成 利用K2TeO3與Ru3(CO)12在MeOH溶劑中加熱反應，可以獲得產物[PPh4][HTeRu3(CO)9]、[PPh4][HTe2Ru4(CO)10]、[PPh4]2[Te2Ru4(CO)10]與[PPh4]2[Te4Ru8(CO)19]一系列的化合物，由反應的過程可以觀察到Te-Ru系統產物的不穩定性；除此之外，利用一鍋化的反應方式引入[Cu(MeCN)4]BF4，可以獲得具有孔洞特性及半導體性質的聚合物{[PPh4]2[Te2Ru4(CO)10Cu4Br2(-Br)2]•0.75CH2Cl2}∞。若是以非一鍋化的方式，利用[PPh4]2[Te2Ru4(CO)10Cu2Br2]直接與[Cu(MeCN)4]BF4反應，則可得一中性化合物[Te2Ru4(CO)10{Cu3Br2(MeCN)3}2]，同時藉由DFT理論計算來佐證實驗上獲得的結果。Item 含十六族 (硫、硒、碲) 與過渡金屬 (錳、鐵、銅、汞) 團簇化合物之反應性、電化學、電子吸收光譜及理論計算(2014) 傅怡瑄1. S/Mn/CO 系統之研究 利用 S powder 與 Mn2(CO)10 以莫耳比 2：1於 1 M 或 7 M 之 KOH/MeOH 溶液中反應，可分別得到 [S2Mn3(CO)9]─ (1) 及 [HS2Mn3(CO)9]2─ (2)。若將莫耳比改為 5：1 於 4 M 之鹼性溶液中，則生成多硫之錳錯合物 [Mn3(CO)9(-S2)2(-HS)]2─ (3)。此外，團簇物 1 可於 鹼性溶液中與 CO 或 S powder 反應轉換成錯合物 2 及 3。而團簇物 2 也可藉由加入 [Cu(MeCN)4]BF4 進行氧化反應轉換回團簇物 1 並伴隨氫氣生成，或於高溫下與 S powder 反應可形成錯合物 3。反之，錯合物 3 轉換回 2 則需於鹼性條件下外加 Mn2(CO)10 而成。有趣的是，若團簇物 2與 S powder 的反應改置於室溫下，可意外得到另一錯合物 [HMn3(CO)9(-S2)2(-S)]2─ (4)。錯合物 3 及 4 為同分異構物，且動力學產物 4 可經由加熱轉換成熱力學產物 3。除此之外，錯合物 3 也可與不同氧化試劑 (例如：MeI、CH2Cl2、Mn(CO)5Br、[Cu(MeCN)4]BF4) 反應，生成氧化物 [Mn3(CO)9(-S2)(-HS)(-S2Me)]─ (5)、[{Mn3(CO)9(-S2)2(-HS)}2(CH2)]2─ (6)、[S5Mn4(CO)12]2─ (7) 及 [S4Mn3(CO)10]─ (8)。上述化合物之生成、轉換及電化學亦藉由理論計算進一步驗證。 2. E/Fe/CO (E = S, Se, Te) 系統之研究 將一維含 Cu 聚合物 [{Cu(dpy)(MeCN)2}{BF4}]n (dpy = 4,4'-dipyridine) (1) 與含十六族混合 Hg 與 Fe 羰基團簇物 [Et4N]2[{EFe3(CO)9}2Hg] (E = S, [Et4N]2[2a]；Te, [Et4N]2[2c]) 以莫耳比 2: 1 混合，利用液體輔助機械研磨方式 (liquid-assisted grinding, LAG) 分別可得到一維聚合物 [{Cu(dpy)(MeCN)}2{{SFe3(CO)9}2Hg}]n (4)及 [{Cu(dpy)(MeCN)2}2{{TeFe3(CO)9}2Hg}]n (5c)；於相似條件下，當若將聚合物 1 與 [Et4N]2[{SeFe3(CO)9}2Hg] ([Et4N]2[2b]) 或 [Et4N]2[2c] 及 dpy 以莫耳比 2：1：0.5 進行研磨，可生成混合一維及二維骨幹之陰陽離子聚合物 [{Cu(dpy)(MeCN)2}{Cu(dpy)1.5(MeCN)}{{EFe3(CO)9}2Hg}]n (E = Se, Te)。此外，固態電子吸收光譜顯示 3、4、5b 及 5c 皆具有半導體性質，其能隙落在 1.36 ~ 1.67 eV 之間。再者，此系列聚合物之生成及光學性質進一步藉由理論計算佐證。 關鍵字: 團簇物、硫、硒、碲、錳、鐵、銅、汞