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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    金奈米雙錐體/奈米棒之自組裝用於螢光增強研究
    (2023) 吳立中; Wu, Li-Chung
    金奈米材料的尖端因表面電漿共振(Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR),在尖端處擁有較強之電場增強的有去特性。對由於金奈米顆粒表面的保護基可導致其親疏水性的改變,本研究利用不同的硫醇作為保護基修飾金奈米材,一方面控制其表面之親疏水性,另一方面可控制其懸浮於極性與非極性溶液的界面間,將金奈米材料在玻璃基板等平面上進行自組裝排列。利用掃描式電子顯微鏡觀察排列的情況,可以發現金奈米雙錐體的端點指向中心,排列成一類似寄木細工的圖樣(Yosegi patterns)。此一自組裝方法,成功的使金奈米雙錐體的端點相互靠近,並預期在金奈米材料端點對端點的間隙處,會有更強的近場電場增強。本研究中,以近紅外光螢光分子(near-infrared fluorescent dyes)的螢光增強作為研究的重點,選用Streptavidin-IR800作為螢光染劑,藉由金奈米顆粒的自組裝(self-assembly)技術排列出有序的金屬奈米薄膜圖樣,使其電場增強的性質能更加突出,相較於單純的有玻璃基板能夠有效的提升螢光的訊號強度1477倍。此一技術將使金奈米材料未來在光學及奈米生醫檢測方面有更多的應用與發展機會。
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    奈米金表面電漿共振原理應用於中空光纖式氣相層析偵測器之研製
    (2012) 陳鳳宜
    本研究將中空光纖感測器串聯於氣相層析儀作為新型態有機揮發性氣體(Volatile Organic Compounds;VOCs)感測器。其原理乃利用奈米金屬粒子吸附有機氣體分子會造成局部性表面電漿共振(Localized Surface Plasmon Resonance;LSPR)光譜改變。本實驗所製備的奈米金粒子是利用檸檬酸鈉將四氯金酸(HAuCl4)還原成金原子,藉由自組裝薄膜反應機制將奈米金粒子修飾於中空光纖內層表面,其修飾劑為含有胺基(-NH2)的APTMS。將此感測器串聯於氣相層析儀,藉由綠光二極體(LED)提供一固定光源,穿過中空光纖管壁至另一端由綠光感測器所接收,當有機氣體流經層析管柱分離後,會被中空光纖表面的奈米金粒子所吸附而導致光強度有所變化,並利用雙低通濾波來提升綠光感測器之訊雜比及補償訊號飄移問題。此感測器成功地測試了十種混合有機氣體,結果顯示訊號反應迅速且具有良好的穩定性以及線性關係(R2≧0.99),其偵測下限範圍可達60 ~ 185 ng,此偵測下限值比以往文獻中利用表面電漿共振原理來感測氣體還低。在未來的發展可將此奈米金中空光纖式表面電漿共振感測器應用於微小化氣相層析儀。
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    表面電漿共振原理應用於氣液相化學偵測器之研製
    (2013) 張瑋真; Wei-Chen Chang
    本研究發展出新型態氣相與液相感測器,其偵測原理是利用奈米金粒子產生的表面電漿共振現象,在中空光纖內層表面修飾3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS),奈米金粒子自組裝於修飾後的中空光纖內層,將此奈米金粒子中空光纖感測器串聯氣相層析儀,當有機揮發氣體 (VOCs) 經層析分離管柱沖提出來到達奈米金粒子中空光纖感測器,中空光纖內的奈米金粒子吸附有機揮發氣體,造成綠光 (λ=520 nm) 的光吸收度變化。此感測器成功檢測 8 種混合性有機揮發氣體,其結果顯示具有良好的靈敏度、穩定性,其線性關係 ( R2≧0.99 ) 、再現性以及偵測極限範圍 20.0 ~ 180.0 ng,奈米金平板式液相感測器部分,將奈米金粒子自組裝於玻璃平板上,並在其中填滿表面修飾過奈米金粒子的玻璃微粒,將奈米金平板式液相感測器串聯流動注入偵測裝置及液相層析儀,成功的偵測常見醣類。
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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。
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    製備金銀合金奈米島狀薄膜及螢光增強測試
    (2019) 陳信仲; Chen, Sin-Jhong
      金屬奈米材料的局部表面電漿共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)現象對螢光物質有螢光增強效果。此效果稱之為金屬增強螢光(Metal-Enhanced fluorescence,MEF),一直以來金屬增強螢光效果被科學家們廣泛利用。   在各種金屬奈米材料合成方法中,本論文實驗是使用簡單無電鍍法方式來製備金銀合金奈米島狀薄膜。在溶液相中透過二次生長晶種方法,將金屬奈米金粒子當作晶種附著在玻璃基材上。利用羥胺為還原劑將金離子還原並藉由晶種持續長大在玻璃基材表面上形成金奈米島狀薄膜。然後這之上再利用葡萄糖為還原劑將銀離子還原並在金奈米島狀薄膜表面形成金銀合金奈米島狀結構薄膜。   為了得到螢光值最佳放大倍率,實驗一系列的優化條件。通過控制溶液不同長晶時間、不同離子濃度以及不同生長溫度,期望製作出最理想金銀合金奈米島狀薄膜。並且具有 LSPR 的金銀合金奈米島狀薄膜與表面螢光分子streptavidin-IR800 互相作用,使得螢光訊號放大。透過修飾硫十一醇(11-mercapto-1-undecanol,11-MUD)的金銀合金奈米島狀薄膜表面,使得螢光分子可以鍵結在島與島之間空隙中,得到螢光值最佳放大倍率。   此實驗方法對環境無害、簡單且容易製備。可應用於檢測環境方面以及醫學生物相關應用,具備精準、快速且高靈敏度的優點。檢驗時只需少量的採樣樣品,即可有明顯強大的訊號。在醫學生物檢測方面可以幫助人們在日常生活中方便快速,偵測評估自己的生理狀況。 關鍵字:表面電漿共振、金屬增強螢光、金銀合金奈米島狀薄膜
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    奈米金-氧化矽多層結構應用於有機氣體光學探針之研製
    (2016) 李冠儀; Le, Guan-Yi
    本研究發展新型光學探頭式探針感測器,在探針基材上修飾多層奈米金粒子及銀鏡,利用局部表面電漿共振 (Localized Surface Plasmon Resonance;LSPR) 原理測量揮發性有機氣體 (Volatile Organic Compounds;VOCs)。首先以3-氨基丙基三乙氧基矽烷(3-Aminopropyl triethoxysilane;APTMS) 當作玻璃和奈米金粒子的交聯劑,再於玻璃片上自組裝奈米金粒子,最後以四乙氧基矽烷 (Tetraethyl orthosilicate;TEOS) 水解後的產物二氧化矽 (Silicon dioxide;TiO2) 在奈米金粒子上形成薄膜當作隔板,按此順序層層疊加,隨奈米金粒子之層數達五層,其吸收度是單層奈米金粒子的 11倍,降低玻片型感測器所需的片數。本研究使用玻片型感測器量測八種有機氣體,結果展現良好的靈敏度、再現性、線性關係 (R2>0.99) 且偵測下限 (Limit of detection;LOD) 落在24~392 ppm。不同於玻片型感測器,探頭式探針感測器使用Y型光纖連接光源及 光譜儀。實驗結果顯示:探針長度越長、外徑越大光反射效果越好。長度5 cm、外徑2 mm之探頭式探針感測器可達單片五層奈米金粒子 5000~6000 ppm的訊號強度,展現探頭式探針感測器良好的靈敏度。
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    以化學表面修飾法增強局部表面電漿共振感測器對氣體之反應
    (2015) 邱瑋懿; Chiu, Wei-I
    本研究主要針對在奈米金薄膜外修飾其他物質,利用局部表面電漿共振(localized surface plasmon resonance : LSPR)原理來觀察其對感測器之改善,實驗分成三個部分,第一部分,以奈米碳管與奈米金之間形成多層結構,隨著層數提高,感測器所需要之玻璃片數也大幅減少,且提高了對氣體感測的靈敏度,增加了在LSPR感測器構型上更豐富的多變性。第二部分,以離子溶液塗佈於奈米金薄膜外,利用離子溶液本身良好的穩定性,以及對有機氣體的吸附能力,提高了對非極性氣體分子的感測能力,也提高了對氣體的感測訊號值。第三部分,以吸水性高分子與不同鹽類混和,製作濕度感測器,隨著鹽類本身具有不同的吸水性質,提高了感測器在不同濕度的靈敏度,最後將多種鹽類混和,達到製成感測範圍較廣的濕度感測器。