化學系

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國立臺灣師範大學化學系座落於公館校區理學院大樓。本系成立於民國五十一年,最初僅設大學部。之後於民國六十三年、七十八年陸續成立化學研究所碩士班和博士班。本系教育目標旨在培養化學專業人才與中等學校自然及化學專業師資,授課著重理論及應用性。本系所現有師資為專任教授25人,另外尚有與中央研究院合聘教授3位,在分析、有機、無機及物理化學四個學門的基礎上發展跨領域之教學研究合作計畫。此外,本系另有助教13位,職技員工1位,協助處理一般學生實驗及行政事務。學生方面,大學部現實際共322人,碩士班現實際就學研究生共174人,博士班現實際就學共55人。

本系一向秉持著教學與研究並重,近年來為配合許多研究計畫的需求,研究設備亦不斷的更新。本系所的研究計畫大部分來自國科會的經費補助。此外,本系提供研究生獎助學金,研究生可支領助教獎學金(TA)、研究獎學金(RA)和部分的個別教授所提供的博士班學生獎學金(fellowships)。成績優良的大學部學生也可以申請獎學金。

本校圖書館藏書豐富,除了本部圖書館外,分部理學院圖書館西文藏書現有13萬餘冊,西文期刊合訂本有911餘種期刊,將近約3萬冊。此外,西文現期期刊約450種,涵蓋化學、生化、生物科技、材料及其他科學類等領域。目前本系各研究室連接校園網路,將館藏查詢、圖書流通、期刊目錄轉載等功能,納入圖書館資訊系統中,並提供多種光碟資料庫之檢索及線上資料庫如Science Citation Index,Chemical Citation Index,Chemical Abstracts,Beilstein,MDL資料庫與STICNET全國科技資訊網路之查詢。

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    紫質衍生物之鋅離子感測劑暨大環紫質染料敏化太陽能電池之合成研究
    (2014) 劉珊彤; Liu, Shan-Tung
    鋅是人體內細胞中不可或缺的礦物質,已知的含鋅的酵素超過300多種,鋅穩定酶蛋白質的立體結構,或位於催化中心,他們是人體中許多化學反應的催化劑,因此,開發一鋅離子感測分子是極為重要的。本實驗室於 2009年發表第一個於實驗室中發展的類紫質衍生物m-benziporphodimethene,簡稱 BPDM,在之後的研究顯示,三吡咯環酮類(tripyrrinone)有潛力成為新一代廣用的螢光感測分子。本研究合成出兩個新的tripyrrinone衍生物作為螢光鋅離子感測分子,將三吡咯環酮類之環上末端α碳原子苯醯基化得到兩個新的tripyrrinone衍生物14-mesitoyl-5,10-dimesityl-1-oxo-tripyrrinato(L1)和14-benzoyl-5,10-diphenyl-1-oxo-tripyrrinato(L2),而將此兩化合物與鋅離子及各種金屬離子做選擇性的研究,可知化合物L2之鋅錯合物螢光強度優於化合物L1,故在偵測鋅離子時,可使用較低的濃度。比較化合物L1、L2與已發表的BPDM,鋅錯合物L1的吸收波長為594nm而鋅錯合物L2的吸收波長為608nm,相較於BPDM之吸收波長600nm,皆位於近紅外光的範圍。鋅錯合物L1的放射波長為659nm而鋅錯合物L2的放射波長為680nm,與BPDM之放射波長672nm做比較,鋅錯合物L2的放射波長在更長波長的位置,綜合比較得知,化合物L1及化合物L2在偵測鋅離子時有低能量的吸收及放射波長,顯示本研究化合物L1及化合物L2皆為優秀的近紅外光鋅離子感測分子。 在第二章的部份,本論文以合成22π電子的大環紫質pentaphyrin和sapphyrin作為合成目標。以[3+2]的合成策略,在適當路易士酸催化下將tripyrromethane和dipyrromethane組合成目標產物。將tripyrromethane(3)和dipyrromethane(15)合成,純化後可得pentaphyrin(16),其UV-Vis吸收光譜在356、 421、 513 nm,經過高解析ESI-MS鑑定可在m/z = 839.3744找到與化合物(16)相符的碎裂峰,其產率為1.33%;將tripyrromethane(8)和dipyrromethane(14)合成,純化後可得pentaphyrin(19),其UV-Vis吸收光譜在351、 424、 515 nm,經過高解析ESI-MS鑑定可在m/z = 971.3445找到與化合物(19)相符的碎裂峰;將tripyrromethane(8)和dipyrromethane(15)合成,其粗產物經過ESI-MS鑑定可在m/z = 927.3找到與pentaphyrin(17)相符的碎裂峰;將tripyrromethane(9)和dipyrromethane(15)合成,其粗產物經過ESI-MS鑑定可在m/z = 895.7找到與pentaphyrin (18)相符的碎裂峰;將tripyrromethane(9)和dipyrromethane(14)合成,純化後可得pentaphyrin(20),經過高解析ESI-MS鑑定可在m/z = 939.4274找到與化合物(20)相符的碎裂峰。同樣地,以[3+2]的合成策略在適當路易士酸催化下將tripyrromethane(8)、p-tolyaldehyde和2,2’-bipyrrole組合成目標產物,其粗產物經過ESI-MS鑑定可在m/z = 825.1找到與sapphyrin(21)相符的碎裂峰。
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    使用機器學習方法分析有機分子之螢光波長
    (2018) 羅少廷; Luo, Shao-Ting
    由於目前科技的進步相當快速,各項應用對於螢光材料的要求條件也日趨嚴苛,故針對有機分子進行波長的分析研究,以期望找到更好的有機螢光分子。 有機螢光材料具有相當廣泛的應用。有機螢光色素除了一般民生產品的螢光應用(如螢光紡織品、螢光油墨、螢光塑膠製品等)之外,有機螢光色素在螢光檢驗/生物探針/標示方面的應用可以說是非常廣泛。 因此,我們找尋了大量的有機分子來做分析研究。針對有機分子的結構特性,其中包括結構和電性組成的特徵值,來和螢光放光波長來進行機器學習和演算法的分析。以期望找到其中的關鍵因素,對於螢光分子材料的選擇和設計有更精準的方向。 此篇論文應用了目前正在發展中的機器學習方法來進行螢光分子的挑選,我們使用了Reaxys化學資料庫的分子結構檔案和波長數據,有了這兩個資訊;我們可以推展到機器學習的使用。 先將分子結構檔案(檔案類型: .smile)使用PaDEL結構描述符計算軟體,計算出大量結構檔轉換出的描述符,這些描述符包括電子結構和分子結構。有了大量的分子描述符,我們使用隨機森林演算法挑選出其中與波長數據關聯性較高的描述符,挑選了十個描述符,將這些重要性較高描述符與波長進行支持向量機回歸演算法,並建構出回歸模型,利用此回歸模型進行預測,並將預測波長與訓練用的Reaxys原始波長數進行線性比對,探討其精確性。
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    以機器學習方法分析結構與螢光波長之關係
    (2018) 周弈銘; Chou, Yi-Ming
    在定量構效關係的研究中,以機器學習方式進行資料挖掘的比例越來越高,而使用少量描述符對某種化學特性進行建模一直是化學訊息學中非常重要的一環,在擁有少量樣本以及大量從E-Dragon資料庫中取得的分子結構與特性相關的描述符數據後,特過機器學習的方式找出能夠對萘和香豆素之不同取代基化合物之螢光波長進行擬合的描述符和演算法,變成為本次實驗的目的,而透過四種不同的機器學習演算法 ( 決策樹回歸、隨機森林回歸、GBDT回歸、極端樹回歸 ) 之間投票和比較,從1664種描述符中取得R3m、Ss、R7u+三種描述符對螢光波長進行擬合;再透過測試集準確率的比較與檢驗,選出對於處理非線性問題具有良好功能的隨機森林回歸做為最後建模工具 ( 隨機森林回歸所使用的層數為19層、65個弱學習器 ) 。而此三種描述符則是在本實驗中做為具有預測螢光波長之描述符。 在建模之後,分析訓練集和測試集的平均絕對誤差以及誤差百分率,得到訓練集之平均絕對誤差為16奈米、誤差百分率為百分之四;而測試集的平均絕對誤差為26奈米、誤差百分率為百分之六。而在分析誤差結果時也發現,R3m和Ss之相關性程度取決於取代基的複雜程度,而不同的複雜程度會對不同光區的分子有著不同的影響。如果具有高度相關性,也就是取代基舉有多重鍵以及複雜性,則落在短波長區間(尤其是紫光)的預測能力較佳;若高度相關性的情況發生在長波長分子上,則模型的預測能力會變弱。
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    Electroluminescence from a Conjugated Polymer Grafted with CdSe/ZnS: High Brightness and Improved Efficiency
    (Wiley, 2006-09-15) K.-B. Chen; M.-H. Chen; S.-H. Yang; C.-H. Hsieh; C.-S. Hsu; Chia-Chun Chen; H.-J. Chien
    A new series of sulfide-substituted poly(1,4-phenylene vinylene) derivatives (S1PPV–S3PPV) with different composition ratios were successfully synthesized via the Gilch route. The CdSe/ZnS were grafted to the sulfur atoms by ligand exchange reaction. The grafted CdSe/ZnS contents were determined from TGA analysis to be from 4.6 to 37.8%. A new peak at 1151 cm−1 formed in FT-IR after ligand exchange, which is attributed to the force formation between sulfur and CdSe. The GPC results show that the molecular weights of final polymers became higher after ligand exchange. Thin films of obtained polymers emitted bright green and yellow light with the max emission peak located from 546 to 556 nm. Double-layer LEDs with an ITO/PEDOT/polymer/Ca/Al configuration were fabricated to evaluate the potential use of these polymers. The turn-on voltages of the devices were about 4–5 V. As the CdSe/ZnS content increased in grafted polymers, the device performance was significantly enhanced as compared to pristine polymers. In the case of S3PPV, the double-layer device showed a maximum luminance of 6073 cd/m2 with a current yield of 0.82 cd/A. The maximum luminance and current yield was enhanced to 13,390 cd/m2 and 2.25 cd/A by grafting CdSe/ZnS onto polymers.