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 含主族元素 (鉍、硫、硒、碲) 之過渡金屬 (鐵、釕、鉻、錳) 團簇化合物的合成、化性、物性與理論計算探討(2016) 黃宗毅; Huang, Chung-Yi1. E/Bi/Fe/CO (E = S, Se, Te) 系統之研究 將 [EFe3(CO)9]2− (E = S, Se, Te) 與一當量 BiCl3 在 THF 溶液中於 0 oC 下反應，可分別得到新穎混合十六族與鉍之金字塔構型團簇物 [EBiFe3(CO)9]− (E = S, 1a; Se, 1b; Te, 1c)。X-ray 分析顯示 1a─1c 皆由一 Fe(CO)3 片段蓋接於 EBiFe2 平面上形成金字塔構型，其中 E 與 Bi 位於 EBiFe2 矩形之對角。進一步將 1a 與 MeOTf 反應可於 S 原子上甲基化生成 [(SMe)BiFe3(CO)9] (2a)；若將 1b 與 1c 與 Cr(CO)5THF 反應，則會得 Cr(CO)5 片段引入之 [EBiFe3(CO)9Cr(CO)5]− (E = Se, 3b; Te, 3c)，其中 Cr(CO)5 片段鍵結於 Se(Te) 或 Bi 頂點上。再者，將 1b 和 1c 分別加入 K2SeO3 或 NaBiO3 在 MeCN/MeOH 混合溶液中加熱，可脫去一 Fe(CO)3 頂點，形成四角錐構型之 [EBiFe2(CO)6]− (E = Se, 4b; Te, 4c)，當中 E 和 Bi 原子具有鍵結。此外，將 1b 和 1c 與 4/3 當量之 Ru3(CO)12 加熱反應，則進行金屬取代反應生成八面體之 [EBiRu4(CO)11]− (E = Se, 5b; Te, 5c)，而 E 和 Bi 原子分別蓋接於 Ru4 環的上下側。此外，本研究亦藉由電化學、固態電子吸收光譜、XAS 與 XPS 光譜探討此系列混合十六族與鉍之鐵金屬團簇物的性質並輔以理論計算驗證。 2. E/Cr/Mn/M/CO (E = S, Se; M = Cd, Hg) 系統之研究 將雙三角錐 [E2CrMn2(CO)9]2− (E = S, Se) 與半當量 Cd(ClO4)2 在 0 oC 下反應可分別得到 Cd 橋接之混合 Cr─Mn 團簇物 [{E2CrMn2(CO)9}2Cd]2− (E = S, 1a; Se, 1b)，且具有良好產率。若將 [E2CrMn2(CO)9]2− (E = S, Se) 改與半當量 Hg(OAc)2 反應則生成 [{E2CrMn2(CO)9}2Hg]2− (E = S, 2a; Se, 2b)。X-ray 分析顯示 1a─2b 皆為由 Cd 或 Hg 金屬橋接雙 E2CrMn2 團簇之構型，其中 Cd 和 Hg 金屬皆以 μ4-M 型式橋接兩個 E2CrMn2 核中的一個金屬─金屬鍵。綜合紅外線光譜與密度泛函理論計算結果顯示在錯合物 1a 與 1b 中，Cd 原子橋接於兩個 Cr─Mn 鍵間並呈現順式結構；而於錯合物 2a 與 2b 中，Hg 原子則是架橋在一個 Cr─Mn 鍵與一個 Mn─Mn 鍵間。此外，根據質譜與紅外線光譜分析推測當 [E2CrMn2(CO)9]2− (E = S, Se) 與一當量 HgCl2 在 MeCN 溶劑中於 0 oC 下反應會生成 HgCl 片段引入之 [E2CrMn2(CO)9HgCl]− (E = S, 3a'; Se, 3b')；然而相同反應將條件改成在 −30 oC 中以 CH2Cl2 為溶劑進行，則可得到其另一結構異構物 3a" 以及 3b"。進一步由理論計算推斷錯合物 3a'(3b') 中的 HgCl 片段橋接於 Mn─Mn 邊上；而在 3a"(3b") 中的 HgCl 片段則是橋接於 Cr─Mn 邊上。再者，本研究亦藉由電化學、液態與固態電子吸收光譜探討此系列含十六族之混合十二族與鉻、錳金屬團簇物的性質並輔以理論計算驗證。 3. Te/Mn/Ru/CO 系統之研究 利用 K2TeO3、Mn2(CO)10 與 Ru3(CO)12 以莫耳比 1.6: 1: 0.67 於甲醇溶液加熱迴流，可得混合錳與釕金屬之八面體團簇物 [Te2Mn2Ru2(CO)11]2− (1)，其中碲原子分別蓋接於順式 Mn2Ru2 平面之上下側。將錯合物 1 與一當量 CuX (X = Cl, Br, I) 於 THF 中反應可得 CuX 片段橋接於 Mn─Ru 鍵之錯合物 [Te2Mn2Ru2(CO)11CuX]2− (X = Cl, 2a; Br, 2b; I, 2c)；若改與一當量 [Cu(MeCN)4]BF4 反應，則形成中間物 [Te2Mn2Ru2(CO)11Cu(MeCN)]− (3)。中間物 3 可進一步與 4,4'-bipyridine (bpy) 配子反應，得到二聚的 [{Te2Mn2Ru2(CO)11Cu}2(bpy)]2− (4)。另一方面，當 1 與一當量 CdBr2 反應可形成 CdBr2 片段鍵結於 Ru─Ru 鍵之錯合物 [Te2Mn2Ru2(CO)11CdBr2]2− (5b)；然而若改與一當量 HgCl2 反應，則形成以 μ4-Hg 橋接雙 Te2Mn2Ru2(CO)11 的團簇物 [{Te2Mn2Ru2(CO)11}2Hg]2− (6)。有趣的是，當團簇物 1 與二或三當量的 HgX2 (X = Cl, Br, I) 反應，則會分別生成 HgCl 片段橋接於 Ru─Ru 鍵的 [Te2Mn2Ru2(CO)11HgCl]− (7) 與以 Hg2X2 橋接雙 Te2Mn2Ru2 核之 [{Te2Mn2Ru2(CO)11}2Hg2X2]2− (X = Br, 8b; I, 8c)。此外，本研究亦藉由電化學以及固態電子吸收光譜探討一系列十六族混合錳與釕金屬之團簇物的性質，並輔以理論計算佐證。Item Main Group Element (S and Bi)-Containing Metal Carbonyl Complexes: Synthesis, Transformation, Reactivity, and Applications(2018) 于家齊; Yu, Chia-Chi1.硫/錳系統 當硫粉以及 Mn2(CO)10 以一鍋化方式於 KOH 混合甲醇溶劑加熱回流反應時，可得一罕見的硫–錳含氫配子之羰基團簇物 [(μ-H)Mn3(CO)9(μ3-S)2]2– (1)。由 X-ray 單晶結構鑑定可知化合物 1 係由 S2Mn3 四角錐組成，且其氫配子橋接於一 Mn–Mn 鍵上。有趣的是，藉由質子–氫配子交互方式，1 可與已發表的雙三角錐化合物 [Mn3(CO)9(μ3-S)2]– 進行可逆結構轉換，其中包含著有趣的氫氣產生過程。進一步，當硫粉以及 Mn2(CO)10 以一鍋化方式於莫耳比為 5: 8 的條件下，可生成含硫醇之化合物 [Mn3(CO)9(μ-HS)(μ3-S2)2]2− (3)。由變溫 1H NMR 可知錯合物 3 中的氫配子具有有趣的流動現象。再者，當 3 與 TEMPO 反應時，可得去質子之硫−硫鍵結雙聚物 [{Mn3(CO)9(μ3-S2)(μ3-S2)}2(μ4-S)]4− (9)。由十八電子規則可知，化合物 9 具有 108 個價電子，滿足電子計算。但其卻具有令人意想不到的磁性表現，此表現可藉由固態 EPR 光譜證實。最重要的是，9 可於 UV 燈照下進行氫氣活化，逆反應回化合物 3。最後，此系列含硫之錳羰基錯合物之性質、結構轉換以及氫配子流動特性皆藉由 DFT 理論計算之輔佐進行系統性的討論。 2.鉍/鉻系統 成功合成出過去未知的 4 中心–6π 共振平面三角形錯合物 [Bi{Cr(CO)5}3]– (1)，並藉由 XAS、XPS 以及 DFT 理論計算得知其中心鉍原子為正 3 價。由化合物 1 結構得知，此鉍原子在鍵結上可扮演雙重的提供者與接受者的角色。與過往鉍三價原子之弱路易士酸性不同，化合物 1 中的鉍三價原子為極強路易士酸，其可吸引極弱路易士鹼氟負離子並產生鍵結、展現溶劑化顯色性質、進行有趣的醚化過程以及具有令人訝異的半導體特性。化合物 1 之能隙為 1.02 eV，主要歸因於其於固態下存在著 Bi···O 和 O···O 之弱作用力。此外，Fe4(CO)4 加成之錯合物 [{Fe(CO)4}Bi{Cr(CO)5}3]3– (1-Fe) 可進行選擇性的去金屬化反應，生成等電子數之 BiCr3 錯合物 1 以及 BiCr2Fe 錯合物 [Bi{Cr(CO)5}2{Fe(CO)4}]– (2)。此結果提供了一個新穎的方式來設計一系列異核金屬引入之鉍/鉻平面三角形錯合物。Item 含硒與碲之釕金屬團簇化合物的合成與其反應探討及其他相關之研究(2006) 賴韻文; Yun-Wen Lai1. E-Ru-CO (E = Te，Se) 系統之研究 將 K2TeO3·H2O 與 Ru3(CO)12 以莫耳數比為1：1 (原子數比 Te：Ru = 1：3) 的比例加熱反應後，可得八面體結構之產物 [PPh4]2[TeRu5(CO)14]·CH2Cl2；若將莫耳數比改為1：2/3 (原子數比Te：Ru = 1：2)，可得到新型式的多核化合物 [PPh4]2[Te4Ru8(CO)19]，另外發現此特殊化合物中含有3個罕見的 m5-Te 之配位鍵結模式。若進一步將 [PPh4]2[TeRu5(CO)14]·CH2Cl2 與過量的 K2TeO3·H2O 加熱後，也可得到多核之化合物 [PPh4]2[Te4Ru8(CO)19]。 另外在Se系統方面，將 K2SeO3 與 Ru3(CO)12 以莫耳數比為1：5/3 (原子數比Se：Ru = 1：5) 的比例加熱反應後，可得到化合物 [PPh4]2[SeRu5(CO)14]。當起始物的莫耳數比為1：2/3 (原子數比Se：Ru = 1：2)，置於相同的反應條件下，可得到化合物 [PPh4]2[HSe2Ru4(CO)10]。此結果顯示藉由起始物的比例不同，可以控制兩種八面體結構化合物之產生。 2. E-Ru-CO (E = Te，Se) 與 Cu 之系統研究 八面體的化合物 [ERu5(CO)14]2- (E = Se、Te) 或 [HSe2Ru4(CO)10]- 與 CuX (X = Cl，Br，I) 在不同比例下反應，可以得到一系列具有單銅蓋接 ([ERu5(CO)14CuX]2-)、雙銅蓋接 ([ERu5(CO)14(CuX)2]2-)、雙銅橋接 ([E2Ru4(CO)10(CuX)2]2-) 以及四銅橋接 ([E2Ru10(CO)28Cu4X2]2-) 的新型化合物，並發現其相互間的轉換關係。 改變不同之 Cu 試劑反應，利用 [Cu(MeCN)4][BF4] 與 [TeRu5(CO)14]2- 在不同比例下反應，可以得到化合物 [Te2Ru10(CO)28Cu3Cl]2- 與 TeRu5(CO)14(CuNCMe)2。此外我們也進一步發現化合物 TeRu5(CO)14(CuNCMe)2 藉由有機溶劑極性不同可產生不同結構之異構物，同時也利用理論計算的方法來驗證此結果。 最後改以不單離 [TeRu5(CO)14]2- 的反應方式，成功地合成出第一個含有Te、Ru與Cu之金屬羰基團簇聚合物 {[PPh4]2[Te2Ru4(CO)10- Cu4Br2Cl2]·THF}¥。其陰離子利用兩個 (Cu2BrCl) 的片段將 Te2Ru4 的主體連成鏈狀聚合物，而陽離子與陰離子之間以凡得瓦力構成網狀結構。此聚合物除了結構特殊外，並發現其 energy gap 相當低約為 0.37 eV 具有特殊之semiconductor特性。 3. Se-Ru-CO 與醇類之系統研究 在 Se-Ru-CO 的系統中，藉由 K2SeO3 與 Ru3(CO)12在 MeOH 加熱可以活化 O-H 鍵進而經由 CO2 inserion 進而生成綠色化合物 [Se4Ru10(CO)24(O2COMe)]3-。而在 EtOH 與 n-CH3CH2CH2OH 方面，分別藉由 Se-Ru-CO 的金屬團簇化合物氧化了醇類而產生含酸基的片段 -OOCMe 與 -OOCEt 橋接之化合物 [Se4Ru10(CO)24- (O2CMe)]3- 與 [Se4Ru10(CO)24(O2CEt)]3-。由此可以發現 Se-Ru-CO 的化合物具有活化化學鍵的特性。