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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    合成奈米材料及其在生醫上之應用
    (2011) 郭聰榮
    近年來,奈米材料應用在生物醫學中的影像分析、藥物傳送和治療是持續被發展的課題。在本研究中,我們結合了二氧化鋅奈米粒子的二倍頻訊號和皮膚角質細胞的螢光訊號來觀察二氧化鋅奈米粒子在化學促進劑如:油酸、乙醇和油酸-乙醇的影響下,在皮膚的穿透行為。除了分析本質上的影像結構,二氧化鋅穿透的特性也同樣的被定量分析,而得到載體對皮膚的分佈係數、二倍頻訊號的強度梯度和有效碰撞路徑長度。這些結果顯示油酸、乙醇和油酸-乙醇能夠有效的增加二氧化鋅奈米粒子在皮膚的穿透深度,是因為增加了皮膚皮酯的流動性或是改變了皮膚角質層的皮酯排列緊密性。 更進一步的,不需要額外的染色步驟,當眼角膜上表皮保護層受到損害後,利用雙光子顯微術也可以觀察到螢光奈米粒子穿透眼角膜和滯留在眼角膜細胞間。在細胞毒性實驗中,我們使用牛眼角膜基質細胞和奈米粒子做細胞培養,可以發現細胞的存活率會隨著奈米粒子的濃度增加和培養時間的增長而有明顯的減少。並且,在老鼠動物實驗中,雙光子顯微術影像顯示出奈米粒子可以滯留在眼角膜中達到26天以上。根據在細胞跟動物實驗所得到的實驗結果,我們推測,當眼角膜的上表皮保護層受到損壞後,奈米粒子可以穿透並長時間滯留在眼角膜中,而對細胞造成毒性。 奈米材料應用在藥物傳遞方面,我們也合成金奈米棒的藥物複合體。金奈棒藥物複合體是將金奈米棒、目標藥物和螢光分子,用電解質聚合物包覆起來。合成好的金奈米棒藥物複合體,在飛秒紅外光雷射照射下,我們也詳細的研究了被釋放螢光分子的藥物動力學。螢光分子會因為吸收了由金奈米棒將紅外光雷射轉換而來的熱,而從金奈米棒的藥物複合體中釋放出去。釋放出去的螢光分子則在紅外光雷射連續性照射和周期性照射兩種不同模式下測量。在照射紅外光雷射時間為五分鐘時,螢光分子的釋放速率在雷射連續性照射和周期性照射下,分別呈現零級和一級的動力學機制。更進一步,我們也設計了金奈米棒藥物複合載體,用電解質聚合物包埋了金奈米棒和抗癌藥物太平洋紫杉醇而形成藥物載體。抗癌藥物太平洋紫杉醇可以用雷射誘導而從金奈米棒複合體中釋放出去。而釋出的抗癌藥物太平洋紫杉醇對乳癌細胞的細胞抑制率則和紅外光雷射的照射方式及照射時間有關。
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    利用不同形狀金/銀奈米顆粒製備Langmuir-Blodgett薄膜及螢光增強測試
    (2019) 陳逸修; Chen, Yi-Hsiu
    金屬螢光增強(Metal-Enhanced Fluorescence,MEF)應用於生物傳感器已經有了許多深入的研究,其設計了各種金屬奈米結構來改變近場的電磁場強度,以用來增強鄰近分子的螢光強度。金屬奈米結構,例如金和銀等材料對螢光有著強烈的影響,像是金屬奈米材料可以與近端螢光團相互作用可以增加其量子產率、降低螢光生命週期、增加光穩定性和增加螢光共振能量轉移的距離等等,通常兩者距離約在10nm時有最佳螢光增強效果。在本實驗中透過製備金奈米棒、金/銀-核/殼奈米長方體結構及金-金銀合金奈米搖鈴型結構,且以Langmuir-Blodgett (LB)將金屬奈米材料沉積在金島狀及羧酸化玻璃片的兩種基板上。用四種不同的壓力控制奈米材料在基板上的密度,分別為5mN/m、8mN/m、14mN/m、17mN/m。使用Cy5、IR800這兩種螢光染劑觀察金屬螢光增強現象。發現了5mN/m-金/銀-核/殼結構-羧酸化玻璃-IR800有著最高的螢光倍率,其螢光增強倍率可達177倍。期望在未來能應用於生化檢測。
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    製備高產率金奈米雙三角錐及其選擇性二氧化矽包覆之研究
    (2018) 歐威志; Ou, Wei-Zhi
    金奈米雙三角錐(Gold Nanobipyramids, AuNBPs)具有比金奈米棒(Gold Nanorods, AuNRs)更佳的光學性質,其兩端的尖點擁有比金奈米棒的兩端點更強的電場,因此有利於應用在光學及奈米醫學方面上。本實驗成功合成出不同波長的金奈米雙三角錐,但由於利用晶核成長法(seed-mediated growth method)所合成出的奈米粒子,其中金奈米雙三角錐的產率不到50%,因此利用benzyldimethylhexadecylammonium chloride (BDAC)進行純化的步驟,使金奈米雙三角錐的產率提高至90%以上,不僅如此,還另外測試出另一純化方法:將未純化的金奈米雙三角錐的溶液過度生長,使金奈米雙三角錐變成有銀包覆在外的銀棒,金奈米顆粒變成有銀包覆的銀顆粒,再利用顆粒大小不同使其分離,最後再利用氨水及雙氧水蝕刻掉銀的部分,兩種方法都能得到高產率的金奈米雙三角錐。接著,將金奈米雙三角錐以及另外合成出的金奈米棒在兩端分別修飾上8-arm PEG-LA,再包覆二氧化矽在其邊上,形成像大亨堡的形狀,以及在金奈米雙三角錐和金奈米棒四周包覆上二氧化矽。由於侷域化表面電漿共振的現象,金奈米棒及金奈米雙三角錐的端點可以提供較強的電場環境,這些電場被高度增強的熱點(Hot Spot)處如果修飾上螢光分子,可以放出較強的螢光,抑或是曝露於相對應波長的雷射探討其光熱轉換效率。由於二氧化矽選擇性包覆在金奈米顆粒上,可以使得未來在修飾上螢光分子上能集中在端點,又金奈米雙三角錐的尖端電場比金奈米棒的端點電場還強,可以被預期金奈米雙三角錐的螢光增強倍率會大於金奈米棒。