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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    中空孔洞高分子纖維應用於弦振動式氣相層析感測器
    (2012) 詹子輝; Tzu-Hui Chan
    本研究針對高分子弦震動式氣相層析感測器其核心高分子弦之結構變化探討,當有機氣體吸附在高分子弦時,會造成其發生質量與機械性質的改變,使得通過之正弦波的振幅強度產生衰減進而以電腦記錄觀察。本篇研究即是針對高分子弦結構做探討,使用聚乳酸做為高分子弦材料,針對不同高分子弦結構採用直接拉弦法與同軸電紡法來製作出實心高分子弦、實心具孔洞結構高分子弦、中空高分子弦及中空具孔洞結構之高分子弦。將此裝置串連於氣相層析儀上做為感測器使用,可以發現中空且具孔洞結構之高分子弦感測器相較於實心高分子弦與中空高分子弦,其訊號偵測有大幅躍進:將原本無法偵測有機氣體之實心高分子弦,在經過結構改變後,其偵測極限可降至2μg,故可確信此感測器在經過適當的結構改變處理後即可有效提升靈敏度。未來將針對此結構進行加工與改變,以期待有更好之偵測表現且有效提升其靈敏度。
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    奈米金氣體感測材料之線性溶合能量關係模型與類場效電晶體測試之研究
    (2014) 駱 雅凡; Ya-Fan Lo
    本研究將奈米金氣體感測材料結合微小化化學感測器(阻抗式化學感測器chemiresistor,CR,以及質量式感測器─石英微量天平quartz crystal microbalance,QCM)所組成的氣體感測系統,量測其阻抗及頻率的變化。所使用的氣體感測材料為四種不同的「單層有機分子膜包覆的奈米金簇 (monolayer protected gold nano-cluster,MPC)」,藉由包覆於奈米金表面分子之官能基不同,探討四種具有不同官能基的氣體感測材料對於十六種有機氣體的吸附靈敏度以及反應機構。實驗結果發現,含長碳鏈的奈米金材料對於氣體的吸附較佳,且對於極性氣體之感測靈敏度,有苯環的感測材料優於含酯基的感測材料。接著,我們利用QCM裝置感測有機氣體的量測結果,將其所求得的氣體吸附平衡常數K (partition coefficient) 與待測氣體之溶劑參數進行多元線性迴歸,分別計算出四種材料的線性溶合能量關係模型 (linear solvation energy relationship model,LSER model),並藉由此模型探討各材料中,氣體吸附平衡常數與各化學作用力之間相關連的程度,實驗結果發現作用力中的極性與氫鍵酸之作用,對於Au-ESTER在吸附氣體時的影響較大,凡德瓦力則是和碳數多的Au-C8與Au-10C較相關;此外,我們將氣體的溶劑參數分別代入四種氣體感測材料的LSER model之中,得到的 值與實驗結果有相同的趨勢,因此此模型可以用來作初步簡易的吸附選擇性預測;最後,嘗試將微小指叉電極改製成類似場效電晶體的構造,塗佈上兩種氣體感測材料Au-TBT和Au-C8,進行電性量測,結果在電壓增加到某個大小後,電流值會陡升,並觀察當輸入閘極電壓進行氣體感測時靈敏度之變化,結果靈敏度是沒有提升的現象。
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    高分子弦振動式氣相層析感測器之原理開發
    (2010) 鍾沛文; Pei-Wen Chung
    本研究嘗試開發以機械波振幅變化為原理的新型態感測器,其原理是藉由一揚聲器發出特定振幅以及頻率的正弦波,並透過一高分子弦傳遞至另一端收音器上被電腦記錄,經傅立葉轉換後可得到該頻率之強度,藉由氣體分子接觸高分子弦的吸附行為,造成高分子弦之質量與機械性質改變,進而引起振幅衰減而被觀察出。而此感測器藉由不同的設計,可以將其串聯於大流量的動態氣體生成系統,其偵測下限最低可感測到59.6 ppm的Butyl acetate以及101 ppm的Toluene之有機揮發性氣體。此裝置串聯於氣相層析儀上作為感測器使用時,實驗中將七種不同官能基之有機氣體混和後注入,經管柱分離後可得到相對於各樣品的訊號峰,其LOD最低可測得0.5 μg的m-Xylene,並比較高分子弦在不同條件下其長度、粗細等對偵測特性的影響,同時對於操作頻率、讀取訊號等方法,加以探討。此感測器未來應用在氣相層析具有獨特的優點。目前已證實原理的可行性,靈敏度等提升方法則仍在研究中。
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    奈米金殼層結構與氣體感應機構之研究
    (2010) 蔡佳容; Chia-Jung Tsai
      本研究中利用五種不同的『單層有機分子膜包覆的奈米金簇(Monolayer Protected Gold Nano-Cluster,MPC)』做為感測材料,將MPC塗佈於阻抗式(Chemiresistor,CR)及質量式(Quartz Crystal Microbalance,QCM)感測器上,對於十種揮發性有機氣體(Volatility Organic Compound,VOC)做偵測,藉以探究奈米金殼層結構與氣體吸附反應機構間的關係;另一方面,對於奈米金粒子作一系列的材料鑑定,分別有UV-Visible spectrum、TEM、SEM、EDS,用以觀察材料之粒徑大小、表面情況,此外利用電化學交流阻抗分析法(electrochemical impedance spectroscopy,EIS),加強奈米金感測材料的純化鑑定。而氣體感測主要分為兩部分探討,首先評估材料AuTBT、AuEBT、AuPEM,它們於阻抗式感測器的靈敏度差,CR/QCM數值0.074 (AuTBT─butylacetate)~1.187(AuPEM─octane),在質量式感測器中靈敏度最高可達11.544(AuTBT─butylacetate),可知材料AuTBT有極好的氣體吸附效果。第二部分中針對AuTBT、AuC8及AuC8mixTBT探討,當AuC8mixTBT(10:1)同時具有AuC8飽和碳鏈伸縮性及AuTBT對於氣體吸附效果,兩種官能基同時存在對於氣體感測靈敏度CR/QCM提升至9.192(butanol)~67.116(octane),置換前後的感測表現為探討重點。
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    聯吡啶釕錯合物在銅離子感測器上的應用
    (2011) 藺以文
    本研究將兩個聯吡啶釕錯合物修飾在含氮大環 cyclam 上, [{(bpy)2Ru}2 (1,8-bis(4-methyl-2,2’-bipyridime- 4’-ylmethyl)-1,4,8,11,- tetraazacyclotetradecane)](PF6)4 (c-2Ru),並研究其光物理性質。 從吸收及放光光譜實驗中得知 c-2Ru 對於 Cu2+ 有相當良好的選擇性。利用 Job’s plot可知 c-2Ru 和 Cu2+ 離子的錯合方式為 1 : 1,由 Cu2+ 離子滴定實驗,偵測放光強度的變化,可得它們的結合常數為 1.19 x 109 M-1。 在螢光強度實驗中,Cu2+ 對於 c-2Ru 的淬息常數為 1.6 x 1011 M-1 s-1,大於溶液中的擴散速率常數 (~1010 M-1 s-1),可能不是一個典型的雙分子碰撞淬息關係。相同的實驗測量生命期結果,發現其變化量不大,可能為靜態淬息。單獨以cyclam加入 Cu2+ 後,在 505 nm有吸收收峰,但 c-2Ru 的放光位置為 615 nm,經由能量傳遞之淬息原因也不太可能發生,更增加靜態淬息的可能性。 在電子順磁光譜上得知, Cu2+ 進入 c-2Ru 中心後,會使得結構中的大環扭曲,推論淬息的原因為中心 cyclam 結構因 Cu2+ 的配位而扭曲,使得兩個釕金屬中心靠近而有產生交互作用,進而使 c-2Ru 的螢光被淬息。
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    碳六十固定化抗體感測器的研製與應用
    (2002) 潘乃瑜; Nai-Yu Pan
    本研究在研製一抗體的壓電晶體感測器,將塗佈碳六十的石英晶片作為研究碳六十與Anti-IgG抗體間的反應,以及運用此固定化之石英晶體感測器,偵測溶液中IgG抗體分子存在。結果顯示,碳六十能和Anti-IgG抗體結合,呈現出不可逆的化學吸附現象;碳六十與Anti-IgG抗體置於反應瓶反應,反應一天之後,發現有褐色的生成物,將此生成物經IR光譜的鑑定。並將其圖譜與碳六十光譜及抗體光譜做比較,得知產物是由碳六十及Anti-IgG抗體結合而成。 Anti-IgG抗體與碳六十的反應的濃度及碳六十的塗佈量亦做探討。而接上碳六十的抗體石英晶片,亦能偵測出IgG抗體分子,證實碳六十與抗體結合後依然有活性。碳六十及Anti-IgG抗體石英晶片於4℃的保存條件下,可以達到七天的保存期限。碳六十的塗佈飽和量為1.3mg。而Anti-IgG抗體與IgG抗體的反應條件受到pH值、溫度、濃度的影響。研究顯示其最適pH值於6.7,最適溫度為30℃。而此探針的偵測極限可到達3.25×10-4mg/mL。此碳六十/Anti-IgG抗體石英晶體感測器經過重複使用七次,仍然不錯的再現性。 本研究並對有機物質存在下,以石英晶體感測器感測Anti-IgG抗體和IgG抗體的反應,觀察有機物質對反應的影響。甲醇、乙醇、丙醇都做探討,發現其對本實驗有干擾。而苯甲酸、氨、丙酮、丙醛、苯甲醛的干擾也做探討。溶液中的鉛離子及銅離子的影響比較,銅離子影響本實驗較大。對於血液中的干擾物質如尿素(urea)、尿酸(uric acid)、維他命C(ascorbic acid)、半胱胺酸(cystein)、酪胺酸(tyrosine)亦做探討,發現其對於本實驗的影響並不大。鈉離子、鉀離子、鈣離子在10-3M濃度時,亦不會對本實驗造成干擾。 本研究亦利用石英壓電晶體感測器探討麥麩蛋白抗體及麥麩蛋白的作用。結果顯示固定上碳六十石英晶片的麥麩蛋白依然有活性。血紅蛋白及血紅蛋白抗體的亦做探討,結果顯示固定上碳六十石英晶片的血紅蛋白依然有活性,可以偵測到血紅蛋白抗體。