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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    鎳在鍺(111)-c(2x8)及銀/鍺(111)-(√3x√3)表面上的成長
    (2012) 李振豪; Jhen-Hao Li
    在室溫下蒸鍍少量鎳原子於鍺(111)-c(2x8)重構之上,並以掃描穿隧顯微鏡觀測其在不同加熱退火溫度下的改變。隨著加熱退火溫度的提升,原先分散於樣品之上的原子團聚集並形成了四種具有不同結構的原子島。當加熱退火溫度再度提升之後,表面上的原子島全數消失,只剩下極少量不規則的原子團,推測消失的原子島已鑽入基底之下。 在鍺(111)-c(2x8)重構之上蒸鍍銀並加熱退火使樣品表面轉變為銀/鍺(111)-(√3x√3)重構後,於室溫蒸鍍少量鎳原子並以掃描穿隧顯微鏡觀測其表面結構在不同加熱退火溫度下的改變並與鎳鍺系統的實驗結果比較,STM圖像顯示銀能夠保護基底不受鎳原子的破壞,然而在加熱退火溫度提升的過程中,原子島的總體積亦隨之上升,顯示銀並無法完全阻止鎳原子與基底形成合金。而在樣品表面上發現的三種不同結構的原子島中,其中一種未曾於鎳鍺系統中發現,代表銀在此系統中起了很大的作用。
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    鈷在銀/鍺(111)-c(2×8)及鈷在銀/鍺(111)-(√3×√3)及(4×4)表面的結構衍化
    (2012) 徐仲俞; Hsu,Chung-Yu
    我們利用歐傑電子能譜(Auger electron spectroscopy,AES)、低能量電子繞射(low-energy electron diffraction )來深入探討銀在鍺(111)-c(2×8)及鈷在銀/鍺(111)-(√3×√3)R30°及(4×4)隨著不同退火溫度下表面的結構衍化。 室溫下,銀原子在鍺(111)的成長模式為層狀成長之後再以三維島狀的Stranstri-Krastanov (SK) mode。室溫蒸鍍不同鍍量的銀在鍺(111)-c(2×8)上並退火到420 K至930 K之間,隨著溫度上升至570 K,超過1 ML的銀原子會退吸附直到剩下1 ML的銀,最後在退火溫度為930 K時,銀原子會完全退吸附。在退火過程中,隨著不同的退火溫度及銀鍍量,銀/鍺(111)的結構,由原本的c(2×8)分別會形成(1×1)、(3×1)、(4×4)或(√3×√3)R30°的結構。 室溫蒸鍍鈷在銀/鍺(111)-(√3×√3) R30°及(4×4)上並退火到420 K至930 K之間,鈷在銀/鍺(111)-(√3×√3)R30°及(4×4)的結構上,在退火溫度570 K時,鈷會形成(√13×√13)及(2×2)的重構,而在退火溫度為650 K和730 K時,鈷都是形成(2×2)的重構,在退火溫度為830 K時,鈷原子會退吸附,此結果顯示鈷與基底不會形成合金。
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    鐵在鍺(111)-c(2×8)及銀/鍺(111)-(√3×√3) 表面上隨溫度衍化的行為
    (2012) 周明寬
    在室溫下蒸鍍少量鐵原子於鍺(111)-c(2×8)上,並進行一連串加熱退火的實驗,以穿隧掃描顯微鏡對其形貌進行觀測。從STM的影像圖和對表面上原子島的體積分析,顯示隨著加熱退火溫度的提升,鐵會在鍺基底上造成缺陷與破洞,藉以拉出鍺進行合金使體積增加,並形成數種不同形貌的島嶼。最終當加熱退火溫度達到840K以上後,表面上的原子團會聚集成數種巨大的原子島。 再來將銀蒸鍍至鍺(111)-c(2×8)表面上,將其加熱退火使樣品表面重構為銀/鍺(111)-(√3×√3)後,蒸鍍少量鐵再度進行加熱退火的實驗。與鐵鍺系統的實驗結果比較後發現,銀能夠保護基底上不會出現缺陷,但仍無法阻止鐵在加熱退火溫度升高後從基底拉出鍺進行合金。於鐵銀鍺系統中發現的原子島種類和鐵鍺系統中大致相同,但鐵銀鍺系統中出現新種類的島和一些跡象顯示銀對於鐵鍺合金的成長仍有影響力。
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    用掃描式穿隧顯微鏡研究順式二苯乙烯吸附在鍺(100)表面
    (2011) 李竹平
    有機分子在半導體表面上所形成自組裝和吸附行為,近年來被研究的 非常廣泛。本篇論文主要是利用掃描式穿隧顯微鏡(Scanning Tunneling Microscopy,STM),來觀測Ge(100)表面在室溫和低溫下所呈現的結構不 同,以及研究二苯乙烯(Stilbene)在Ge(100)表面上的吸附位置,和吸附與 脫附的現象。 室溫下用STM偵測Ge(100)表面,偵測出STM影像大部份呈現(2×1)的 結構,而低溫下幾乎是呈現c(4×2)的結構。因為Ge(100)表面上鍺原子以 二聚體的形式存在,鍺二聚體在室溫下快速進行flip-flop運動,在STM影 像中鍺二聚體為一亮點,呈現(2×1)的結構;鍺二聚體在低溫下flip-flop運 動較緩慢,鍺二聚體中高的原子(up-atom)形成一亮點,會出現c(4×2)和 p(2×2)的結構,大部份是c(4x2)的結構。 有機分子二苯乙烯吸附在Ge(100)的表面上,大部份的Stilbene會以相 同的方向排列,只有少數的分子會以不同的方向吸附。二苯乙烯化學吸 附在Ge(100)表面,二苯乙烯的乙烯雙鍵會和鍺二聚體發生成環反應。在 多層吸附下,二苯乙烯分子彼此間為物理吸附,會因加熱二苯乙烯脫附 ,加熱至不同溫度產生不同的覆蓋度(coverage)。
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    甲醇與雙官能基分子在Ge(100)表面上的吸附與熱分解反應
    (2011) 林琮翔; Tsung-Hsiang, Lin
    利用程溫脫附質譜儀 (TPD) 及X光光電子能譜 (XPS) 來研究甲醇 (CH3OH) 與雙官能基分子 (1,2-乙二硫醇、2-巰基乙醇及1,2-乙二醇) 在Ge(100)表面上的吸附與熱分解反應。 在100 K時,甲醇曝露到Ge (100)表面,部分分子會斷氧氫鍵形成表面甲基氧與表面氫,而其餘分子則以甲醇分子吸附在表面上。而甲醇在鍺表面上的熱分解產物為H2、HCHO及CH3OH。當溫度升至300 K時,表面上的甲醇分子會有兩個競爭反應,一是直接從表面上脫附,另一則是斷氧氫鍵形成表面甲基氧與表面氫。當曝露量低時,表面甲基氧在470 K會藉由氫裂解形成甲醛,隨著升溫進而脫附;而曝露量較高時,表面甲基氧在530 K時會有兩個競爭反應,一部分與表面氫再結合形成甲醇分子脫附,另一部分則是經由氫裂解形成甲醛脫附。 為了比較醇與硫醇官能基的差異,我們選擇具有雙官能基分子 (1,2-乙二硫醇、2-巰基乙醇及1,2-乙二醇) 來研究。其中,1,2-乙二硫醇及2-巰基乙醇在高溫時皆會藉由斷裂碳氧鍵或碳硫鍵進而產生乙烯,2-巰基乙醇則有部分碳氧鍵未斷形成乙醛;相較之下1,2-乙二醇則是以相似於甲醇的方式進行氫裂解形成乙雙醛。此篇論文是針對上述化合物在Ge (100)表面的反應機制加以探討。
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    芳香基鹵化物在鍺(100)表面上之吸附與熱分解反應
    (2010) 翁瑋君; Wei-Chun, Weng
    利用程溫脫附質譜與X光光電子能譜來研究苯環(C6H6)與芳香基鹵化物(C6H5Cl、C6H5Br、C6H5I、C7H7I以及C8H9I)於鍺(100)表面的吸附與熱分解反應。 芳香基碘化物在鍺(100)表面上具有較高的反應性。在105K時,苯、氯苯及溴苯皆以分子形態吸附於鍺(100)表面,當升溫至220K~270K後以完整的分子形態脫附。碘苯除了以分子形態吸附外,並會斷C-I鍵進行分解,所有化學吸附的碘苯分子在525K時即全數分解為表面苯基與碘基。而當溫度高於620K,此時會有兩競爭反應─苯環的再結合脫附與表面苯基的分解。根據TPD質譜 ,我們認為苯基在鍺(100)表面上存在兩種不同能量的吸附形態─傾斜站立構形與平躺構形。 為了得到更多關於此兩種吸附形態的資訊,我們進一步研究了其它的芳香基碘化物(C7H7I和C8H9I)。在105K時,2-甲基苯和1,3-二甲基-2-碘苯皆是以分子形態吸附於表面上,並在升溫至420K後,斷C-I鍵分解。結果發現兩化合物較低溫的吸附態僅於高曝露量時出現,且1,3-二甲基-2-碘苯不同於其它的芳香基碘化物,於高溫未發現有芳香基重結合脫附的現象。這篇論文並針對前述所有化合物在鍺(100)表面的反應機制加以討論。
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    烷硫醇在Ge(100)表面上的吸附及熱分解反應
    (2008) 李威霖; Wei-Lin Li
    利用程溫脫附儀(TPD)及光電子能譜儀(XPS)來探測硫化氫(H2S)及烷硫醇(R–SH,R = CH3,C2H5及C4H9)在鍺晶體表面上的吸附及熱分解反應。TPD是用來偵測表面上經由熱分解而脫附的產物,而XPS是用來鑑定熱分解過程中的表面化學組態。 在100K時,硫化氫曝露到鍺表面即會斷硫氫鍵,形成表面硫氫基及表面氫。H2,H2S及GeS是硫化氫在鍺表面上的熱分解脫附產物。短鏈的烷硫醇較長鏈的烷硫醇反應性為高,較容易進行脫氫反應產生表面烷基硫。100K時,甲硫醇分子在表面上即會分解為甲基硫和氫原子,但乙硫醇及丁硫醇分子,除了會分解為烷基硫及氫原子外,亦會以分子的形式吸附在表面上,而分子吸附的烷硫醇至320K時即會完全分解成烷基硫。隨著升溫,所有的烷基硫會進行兩個競爭反應 – 一部分進行重結合反應形成烷硫醇分子脫附,一部分斷硫碳鍵形成表面烷基及硫原子。 甲基硫在570K左右會分解形成表面甲基及硫原子,此表面甲基,在725K時,大部分直接脫附,小部分和氫原子結合成甲烷脫附。乙基硫在650K時,以β-hydride elimination反應脫附出乙烯及氫分子。丁基硫一樣進行脫去β-hydride而脫附出丁烯。殘存在表面上的硫原子在695K時以GeS的形式脫附。