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 缺陷在二維混合有機無機鹵化物鉛鈣鈦礦中的影響(2024) 黃仕堯; Huang, Shi-Yao在本研究中,我們成功利用配體輔助再沉澱法 (ligand-assisted reprecipitation method, LARP 在 室 溫條件下 ((< 合成了二維 層狀 有機無機鈣鈦礦奈米片 。透過引入短碳鏈乙二胺陽離子作為橋接配體,控制了合成溫度和反溶劑比例,從而優化奈米片的生長 。使用穿透式電子顯微鏡與高解析粉末 X光繞射鑑定二維形貌與晶體結構 此鈣鈦礦半導體之層間距小於 1 nm (約 0.8 Å 與先前其他實驗室用以二胺合成之樣品更 具有強烈的量子侷限效應。其中透 螢光光譜發現低溫合成之樣品具有 (390 nm) 和 (500 nm) 兩組 螢光推測低溫樣品具有表現出出色的光學性質 ,並展 現出紫外至可見光範圍( 320 nm)的吸收和發射特性,以及約 3.7 eV的高帶隙,源於量子和介電限制 ,及 為提高材料穩定性,我們採用聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA)進行了鈍化,包括共沉澱法和後修飾法。不僅提升了奈米片在氮氣和氧氣環境下的光學性能,而 且通過穿透式電子顯微鏡 、 螢光光譜、疏水性 確認了 PMMA鈍化 奈米片 表面缺陷的 形貌。此外,比較了乾燥箱與手套箱 及大氣下備樣與 氮 氣 環境下備樣 以及不同存放時間 氧氣 對樣品晶格的影響。低溫合成之 樣品 出色的光學性質期待應用於 LED應用而高溫合成之樣品。高溫合成之樣品不發光的特性 未來將聚焦於進一步的光電流研究,探索其在光電應用中的潛力。 最後發現共沉澱法具有鈍化晶體內的缺陷能力同時也能鈍化晶體表面的缺陷,而後修飾法鈍化晶體表現的能力更為出色。Item 監測CO2/O2的濃度變化以探討製藍/建藍的最佳條件(2021) 王宥祈; Wang, Yu-Chi本研究以CO2/O2氣體感測器及圖像分析方法,探討馬藍植物(Strobilanthes cusia)進行藍染過程的變化。本研究取自陽明山上的馬藍葉進行實驗。結果發現,測量製藍過程中CO2和O2的濃度,可以用來評估靛藍產量的多寡;溫泉水的效果比其他水質更好且水溫為30度時,產量及色澤最佳,高於40度則效果遞減;製藍反應會先產生CO2後才開始消耗O2;馬藍葉摘下後會隨著放置時間增加而尿藍素會逐漸流失;新葉製藍產量比老葉還高,葉的產量比莖高。本研究使用連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)當作還原劑,使用HBV圖像分析法比較pH 3-13範圍,證明在任何酸鹼度都可用來染色,在pH 13時染色效果最好,pH 11以下染色能力大幅下降;藍泥與連二亞硫酸鈉的最佳重量比為1:14,使染色效果最接近於理論藍色值;藍染時最佳溫度約30°C。使用RGB圖像分析法建立建藍染液的三個階段,為 0-25分鐘的建藍初始期,R值上升緩慢染色效果差;在25-70分鐘的建藍成長期,R值上升速度快染色能力提升,在70分時有最佳的染色能力;最後70-180分鐘的建藍衰退期,R值隨時間下降染色能力下降。藉由本研究的分析方法找出最佳反應條件。Item 以自組裝攜帶型人體呼氣感測裝置對人體各種狀態下的呼吸商進行探討(2021) 劉書豪; Liu, Shu-Hao本研究使用氣體感測器為基礎,結合LabVIEW(Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)電腦語言程式及獨創的氣哨聲波技術,成功開發出一款新型的攜帶式人體呼氣感測裝置,此裝置不只能對環境的氧氣及二氧化碳進行即時監測,還能對人體呼氣進行分析,本研究突破了以往大多數氣體分析實驗中須使用龐大且昂貴的氣象層析質譜儀的限制,人體呼氣感測裝置不只具有體積小且價格合理的優點,同時具備測量精準、操作簡單、不受環境限制及非侵入式設計等優勢,讓人體呼氣感測裝置在未來有相當大的發展空間。 在人體呼氣實驗中對受試者各種狀態下的呼吸商(respiratory quotient,RQ)進行探討,其中包含正常狀態、睡眠狀態(正常睡眠、午睡、失眠與賴床)及運動狀態(有氧運動與無氧運動),發現人體在睡眠狀態時,呼吸商大幅降低且隨著睡眠深度改變呈現三階段變化,而人體在有氧運動狀態時呼吸商呈S形線性下降,在無氧運動狀態時則小幅度上升,這些趨勢證明呼吸商與身體狀態具備高度關連性,使用人體呼氣感測裝置檢測呼吸商能作為判斷身體狀況的依據。Item 含三甲基矽基之磷硫三腳四牙基的二價鐵錯合物合成及其性質與光譜探討(2012) 蔡佩真; Pei-Chen, Tsai本研究使用一個含磷硫多牙基的配位基Tris(3-(trimethylsilyl)2-mercaptophenyl)phosphine (P(STMS)3H3) 含磷硫多牙基的配位基,將其去質子化後與Fe(BF4)2和PPN(BF4) 在四氫呋喃與乙腈之混和溶劑下反應,可成功地合成出深綠色的二價鐵錯合物 [PPN][Fe(CH3CN)P(STMS)3] (1)。錯合物1的中心架構為二價鐵上鍵結了配位基的一個磷原子與三個硫原子,而形成雙三角錐的結構 (τ = 0.97)。將去質子化後的配位基P(STMS)33-和FeCl3與PPNCl反應後則可以得到棕色錯合物 [PPN][FeClP(STMS)3] (2)。而錯合物1中所鍵結的乙腈分子可以被外來的配位基所取代,錯合物1在室溫下與一氧化碳與PPNN3反應,可分別生成在空氣下穩定的紫色錯合物 [PPN][Fe(CO)P(STMS)3] (3)與棕色錯合物 [PPN][Fe(N3)P(STMS)3] (4)。錯合物1-4的生成可由紅外線光譜儀、紫外光-可見光光譜儀與X-ray單晶繞射儀鑑定。當錯合物1與氧氣反應時會形成深紫色的物種,在-80°C的低溫下,可由紫外光-可見光光譜儀偵測到該溶液在497 nm (ε = 2205 M-1cm-1)、561 nm (ε = 2284 M-1cm-1) 與659 nm (ε = 2807 M-1cm-1) 三個位置有電荷轉移吸收峰的生成。根據先前的文獻資料,我們推測錯合物1與氧氣在低溫反應後生成一種含氧的鐵中間體。Item 非血基質酵素之N3O2五牙配位基二價鐵擬態化合物之合成、性質及反應性探討(2012) 李柏毅; Po-Yi, Li本研究沿用之前所設計的N3O2五牙配位基H2BDPP,為一個 C2對稱並具有掌性中心與羥基的吡咯啶。將去質子化的配位基BDPP2-與FeCl2反應,能成功地得到二價鐵錯合物FeIIBDPP (1),若於室溫下將[Fe(CH3CN)6](OTf)2與BDPP2-反應並加入氧氣可得到三價鐵錯合物[FeIIIBDPP](OTf) (2)。錯合物1、2也藉由X-ray單晶繞射解析法、紫外光-可見光光譜儀(UV/vis)、循環伏安法(CV) 以及電子順磁共振光譜(EPR)進行鑑定與探討。錯合物1與氧氣於-80˚C下反應時,溶液呈現茶色且在UV/vis圖譜上可以觀察到330 nm的特徵吸收峰,當溫度升至-50˚C,可以觀察到溶液呈紫色,且具有330 nm、525 nm 兩個特徵吸收峰,與文獻中FeIII-OOH相似,最後,於0˚C時可得到黃色溶液,與錯合物2有相似的UV/vis特徵吸收峰(λmax = 310 nm),而反應後的溶液可由氣相層析-質譜儀(GC-MS)偵測到二苯基甲酮的產生。若以三苯基磷為反應物,於-80˚C下與氧氣反應後的錯合物1溶液反應,可由GC-MS偵測到主產物三苯基氧化磷(33%) 以及副產物二苯基甲酮(12%)。我們預測二苯基甲酮的生成應該是反應中進行了BDPP2-上的氫原子轉移並伴隨著碳-碳鍵的斷裂。Item 含主族 (硫、硒、碲) 之過渡金屬 (鉻、鉬、鎢、錳、鐵) 團簇化合物的反應性、電化學、電子吸收光譜與理論計算(2014) 王冠中; Guan-Jung Wang1. E/Cr/CO (E = S, Se) 系統之研究 當雙三角錐化合物 [Se2Cr3(CO)10]2— (1a) 與 M(CO)6 (M = Mo, W) 以莫耳比 1:4 於無水丙酮加熱反應 (superheating),可進行金屬取代反應而進一步形成 [Se2M3(CO)10]2— (M = Mo, 1b; W, 1c) 與含 hydride 扭曲立方體之化合物 [H2Se2Mo4(CO)12]2— (2a) 或具有 W=O 官能基之 [Se3W4(CO)12O]2— (3a)。化合物 2a 藉由 1H NMR 與 2D NMR 證實其 hydride 來源為水,並於反應前外加過量水可將產率提升。再者,化合物 3a 其氧原子來源也可藉由外加水或與氧氣證實之。此外,在 S 系統中以 [S2Cr3(CO)10]2— (4) 與 M(CO)6 (M = Mo, W) 於相似條件下反應,也可得與 Se 系統相似之 dihydride 化合物 [H2S2Mo4(CO)12]2— (2c) 與有 W=O 鍵結之 [S3W4(CO)12O]2— (3b)。然而,若將溫度降低至 40 oC,則獲得 Mo 單取代之 [Cr(CO)5S2Cr2Mo(CO)15]2— 與 [S2Cr2Mo(CO)10]2—。其化合物生成、相關性質與電化學藉由理論計算進一步驗證。 2. Te/Mn/Fe/CO 系統之研究 混合 Te 粉末、Mn2(CO)10、Fe(CO)5 與 PPNCl 以 2:1:2:2 之比例,在 KOH 鹼性甲醇溶液加熱 (superheating),得四角錐構型之混合錳鐵化合物 [Te2Mn2Fe(CO)9]2— (1)。進一步當化合物 1 加入 Fe(CO)5 以莫耳比 1:1 於混合二氯甲烷及甲醇之鹼性溶液 (1 M) 在室溫下反應,可擴核形成八面體結構之混合錳鐵團簇物 [Te2Mn2Fe2(CO)11]2— (2)。然而,相似條件下提高溫度至 50 oC 可得蝴蝶形構型之化合物 [TeMn2Fe2(CO)12]2— (3)。此外,化合物 2 與 3 存在其結構轉換關係。其化合物之生成及結構鑑定藉由理論計算進一步佐證。 關鍵字: 過渡金屬、羰基化合物、氧氣、水