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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    以衰減全反射-傅立葉轉換紅外光譜法結合化學動力學對過氧乙酸進行定量
    (2022) 符正炘; Fu, Cheng-Hsin
    本研究提出一種通過衰減全反射傅立葉轉換紅外光譜法(Attenuated Total Reflectance-Infrared Fourier Transform Spectroscopy , ATR-FTIR) 定量過氧乙酸 (Peracetic Acid,PAA) 的方法。此方法的開發突破了以往使用滴定法所需時間受待測樣品濃度影響的限制,從檢測到套用關係式換算僅需不到兩分鐘。本方法除了測量時間快速且操作簡單之外,同時具備測量精準以及所需樣品量少的優點。本研究發現過氧乙酸在 1753 波數 處有一明顯特徵峰,該特徵峰比起以往研究的特徵峰在與其他成分圖譜比較的呈現上更為明顯,且從未被用於檢測濃度。用標準過氧乙酸以1753 波數 峰為基礎建立吸光度與濃度的檢量線,並以檢量線透過計算建立定量方程式,從而確認過氧乙酸濃度。透過在攝氏25度下,進行6種不同實驗條件合成的樣品之動力學計算確定了過氧乙酸的反應動力學方程式,即使反應尚未平衡,也可以透過方程式測量瞬時濃度,同時提供了準確動態即時監測的可行性。將本研究提出之動力學方程式所得到的平衡常數與速率常數,與利用傳統滴定法定量之平衡常數與速率常數作對比,通過對反應動力學計算的驗證,ATR-FTIR對過氧乙酸的定量分析方法是方便使用且可靠,甚至於動力學應用上準確性更勝於滴定法。
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    不同晶粒大小及氮摻雜鑽石薄膜的拉曼光譜、紅外線光譜及功函數特性研究
    (2007) 陳家貫; Jia Guan Chen
    本實驗利用微波電漿化學汽相沈積法成長鑽石薄膜於矽基板 上,所成長的鑽石薄膜晶粒大小範圍從大約5 奈米(UNCD)至1 微米 (MCD)之間。這些不同晶粒大小的鑽石薄膜是以甲烷/氬氣/氮氣及甲 烷/氫氣的混合氣體,藉著改變氣體的比例、及成長時間等參數來控 制晶粒的成長。並且以電子掃瞄顯微鏡來決定晶粒的半徑大小。 這些成長的鑽石薄膜使用紫外光(325nm)及可見光(514nm) 拉曼光譜進行量測。非結晶SP2 鍵結的碳原子及SP3 鍵結的結晶鑽石 的拉曼散射強度隨著晶粒大小的不同會有強度及拉曼位移上的變化 情形,並且此拉曼強度也與入射光的能量有關。而位於1332cm-1 的 鑽石拉曼訊號與晶粒尺寸大小的關係中可以發現,在微米級的鑽石薄 膜中可以量測出但卻無法在15nm 晶粒以下的鑽石薄膜觀察到。而對 於不同入射光能量的拉曼量測而言,因為可見光光子能量接近π 能 態,所以只可激發SP2 態能階的碳原子。而紫外光光子能量較高,大 於π 能態與σ 能態,而可同時激發SP2 及SP3 鍵結的碳原子,所以 可以得到量測出SP3 鍵結的結晶鑽石訊號。 此外,我們對鑽石薄膜表面進行酸化的處理,使其表面的鍵結改 變。並且進行功函數的量測,發現功函數與表面的SP2 碳原子以及 CHx 的結構相關,這些功函數的變化我們以拉曼光譜與紅外線光譜量 測來探討功函數變化原因,而對於不同摻雜的超奈米結晶鑽石 (UNCD)而言,摻雜量的不同造成結構改變以及CHx 的變化,對於功 函數的影響也在本論文中討論,由這些量測我們發現奈米結晶鑽石 (UNCD)在成長方式以及所呈現出的結構及表面特性方面皆有許多異 於NCD、及MCD 的地方。
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    乙醇電氧化在過渡金屬觸媒上之反應趨勢
    (2014) 徐福星; Fu-Hsing Hsu
    本論文以Pt、Pd、Rh、Ir、Au、Ag、Cu、Co與Ni等九種過渡金屬觸媒,在鹼性條件下對乙醇電氧化反應之產物,做有系統的研究。 上述九種金屬觸媒以含浸還原法製備,加入NaBH4當作還原劑,使其還原並吸附在Vulcan XC-72上。此法合成出來的樣品粉末,會先經由XRD、SEM、EDS與TEM的測試,藉此確認其結構、組成以及顆粒的大小,接著把合成出來的金屬觸媒,吸附到玻璃碳電極上進行電化學測試。本文採循環伏安法進行測試,從其實驗結果中找出各金屬觸媒的電化學特性,並依其性質將之分類;實驗以循環伏安法在-0.9 V~0.6 V掃描6~24 圈數後,藉FTIR、酸鹼度計以及氣相層析儀,分析經過乙醇電氧化產生出來的乙醛、乙酸產物,探尋、歸納過渡金屬觸媒之乙醇電氧化反應趨勢。 乙醇氧化反應分為兩種產物路徑:(1)12個電子轉移的C1路徑(2)4個電子轉移的C2路徑。本研究主要針對乙醇氧化反應的C2路徑產物(乙醛及乙酸)做分析。由產物分析的結果可以得知,在低電位(-0.9 V~0.6 V)的條件下,Pt、Pd、Au與Ag四種金屬作為觸媒,對乙醇電氧化成乙醛及乙酸之過程,相較於其他金屬擁有較高的催化活性。根據本研究結果顯示,在4個電子轉移的C2路徑下,各金屬觸媒對乙醇電氧化的催化活性由高至低依序為:Pt > Au > Ag > Pd > Rh > Ir > Cu > Ni > Co。再以此實驗結果,比較乙醇氧化的CV峰電流以及C2路徑的產物活性,可以推得Au與Ag兩種觸媒主要採C2路徑;Rh及Ir觸媒則採C1路徑;而Pt和Pd觸媒則是介於C1到C2之間。
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    以LabVIEW程式比對非破壞性光譜圖 - 以東方繪畫常用無機顏料為例
    (2019) 陳崇軒; Chen, Chung-Hsuan
    本研究基於文物保存與維護的安全,均 使用非破壞性光譜儀 拉曼光譜儀 (Raman) 、傅立葉轉換紅外光譜儀 (FTIR)、X射線螢光光譜儀 (XRF) 、X射線繞射儀 (XRD)。使用的無機顏料為台灣、日本所製造,大小為10號,此號數為 中間大小可獲得較佳代表性光譜。 本篇使用之重疊度運算程式,是基於模糊理論所開發, 計算光譜間的交集與聯集比例, 了解兩者之重疊程度 。並成功運用在非破壞性光譜之間 。 首先,計算印泥的螢光與拉曼特徵的重疊度推測畫作為相同作者的可信度 。去除螢光背景後 藉由資料庫計算重疊度,成功推測印泥成色物質為硃砂 (HgS),並非鉛丹 (Pb3O4)或其他有機顏料 。另外,成功推測白色部分主成分為碳酸鈣 (CaCO3),並非鉛白 (2PbCO3Pb(OH)2)、鈦白 (TiO2)或其他有機顏料 。 接著在資料庫 比對 過程中發現 黃色無機顏料 -岩肌的主成分改變,現在的岩肌並非以前所使用主成份為二氧化矽 (SiO2) 的紅玉髓,而是主成份為碳酸鈣 我們向製造商反應此結果,並 得知原礦已改變為主成份為碳酸鈣的紅色大理石。 最後,藉由拉曼及XRD辨別碳酸鈣顏料來源成功辨別珊瑚末與胡粉 其來源為動物性碳酸鈣,方解末為礦石性碳酸鈣。