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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Item ZnTPyP 自組裝超分子奈米結構應用於醋酸氣體感測(2024) 黃聖樺; Huang, Sheng-Hua本研究利用界面活性劑溴化十六烷基三甲銨 (CTAB) 促使四吡啶基鋅卟啉 (ZnTPyP) 發生自組裝合成超分子奈米結構。接著我們比較了 ZnTPyP 微米晶體 (ZnTPyP micro crystal) 與奈米結構 (Nano material) 之氣體反應差異，並將其應用於醋酸氣體感測。ZnTPyP 之微米晶體與奈米結構皆能以穩定的形式存在溶液中，並透過 UV-Vis、SEM、TEM 及 XRD 確認結構的生成，在本實驗中將溶液滴覆於黃金指叉電極上，待其乾燥後再固定於 IC 底座上，並連接 LCR Meter 進行不同氣體之電抗測量。本研究對 15 種揮發性有機氣體進行電抗之量測，其中發現在二甲基甲醯胺 (Dimethylformamide, DMF) 及醋酸 (Acetic acid, AcOH) 具有良好的選擇性，而對其他氣體之反應較不明顯，並且在低濃度區擁有顯著的線性趨勢 (R2＞0.99)，以及良好的再現性和穩定性，透過計算後奈米結構對於醋酸的偵測下限可達 14 ppm。比較材料之反應訊號圖可以看出奈米結構的反應性優於 ZnTPyP 微米晶體，因利用界面活性劑使材料達到奈米化，使氣體易脫附於材料，因此，反應更加穩定，進而達到更低的偵測下限及穩定性。Item 研究多環芳香烴結合帶正電胜肽的自組裝分子(2024) 鄧子紘; Teng, Tzu-Hung多環芳香烴（polyaromatic hydrocarbons, PAHs）是一類結合多個苯環而成的芳香族化合物，因為這類化合物具有多個共軛pi電子系統和強分子間作用力，使其產生獨特的光學活性和電子特性。透過分子設計，這一類分子可以進行堆疊，自組裝成一維至三維的結構，而在生物醫學領域中，PAHs可以與胜肽結合，創造出具有生物相容性和生物活性的自組裝材料，例如：做成三維的水凝膠可以用於細胞支架，以及PAHs-胜肽與其他化合物混合的共聚物可以用作藥物載體。然而，PAHs-胜肽中的PAHs分子結構對自組裝的影響尚未有充分的研究。本篇研究探討不同大小和平面性的疏水性PAHs，與親水性的胜肽結合後對自組裝行為的影響。我們選用的PAHs中，包含了較大的環且平面的六苯駢蒄（hexabenzocoronene, HBC）和非平面的六苯基苯（hexaphenylbenzene, HPB）；而較小的環則包含了平面的dibenzo[g,p]chrysene, DBC和非平面的四苯基乙烯（tetraphenylethylene, TPE），並藉此合成了四種PAHs-胜肽（HBC-ahx-K6、HPB-ahx-K6、DBC-ahx-K6、TPE-ahx-K6），研究其自組裝的特性以及光學活性。從光譜測量結果中，我們得知這些胜肽皆具有獨特的吸收以及螢光的特性，而在自組裝的過程中，也發現TPE-ahx-K6以及HBC-ahx-K6具有聚集誘導發光（aggregation-induced emission, AIE）的現象，而HPB-ahx-K6以及DBC-ahx-K6具有的聚集誘導猝滅（aggregation-caused quenching, ACQ）的現象。從電子穿透顯微鏡（transmission electron microscopy, TEM）的圖像觀察下，在中性水溶液中，大環PAHs-胜肽可以形成特定結構。如HPB-ahx-K6在pH 7的磷酸鹽緩衝液（phosphate-buffered saline, PBS）和水（pH 7）中，可以形成纖維狀結構，而HBC-ahx-K6則在水中形成奈米片狀（nanosheets）結構；相比之下，小環的PAHs-胜肽需要在高濃度下培養才能自組裝形成特定結構。例如，DBC-ahx-K6可以在PBS（pH 7）中形成扭曲狀纖維結構，而TPE-ahx-K6只能自組裝成無定型的聚集體。在未來，我們將與物理所合作，利用選區電子衍射（selected area electron diffraction, SAED）觀察特定結構的晶體性質與取向。另外，本論文研究還探討了PAHs-胜肽在複合凝聚層（complex coacervates）中與四種帶負電化合物混合的自組裝特性，其分別為聚尿苷酸（polyuridylic acid, polyU）、lysophosphatidylglycerol (LysoPG)、十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate, SDS）和二肉豆蔻醯基磷脂醯甘油（dimyristoylphosphatidylglycerol, DMPG）。從光學顯微鏡影像顯示，所有PAHs-胜肽可以與polyU形成複合凝聚層。然而，PAHs-胜肽當與LysoPG或SDS等帶負電的兩親分子混合時，只有非平面PAHs的PAHs-胜肽（如HPB-ahx-K6和TPE-ahx-K6）傾向於形成複合凝聚物。最後，使用具有兩個長碳鏈的DMPG混合後，所有的PAHs-胜肽皆形成了聚集體。接下來，我們進一步挑選了HPB-ahx-K6並研究其與polyU及LysoPG形成的複合凝聚層的化學特性。結果顯示，在高鹽環境下，LysoPG複合物仍保持其球形形態，而polyU複合物則轉變為無定型的聚集體。根據此結果，我們計劃在未來測試其LysoPG複合物的細胞活性和生理環境穩定性，以評估其作為藥物載體的潛力。這些發現提供了有關PAHs在接到胜肽上後，PAHs結構可能如何影響其自組裝形態，其中包含了PAHs-胜肽纖維化以及共聚物形成過程。這些知識有助於我們研究這類分子形成自組裝結構的性質和堆疊取向之外，也有助於我們設計用於醫學的功能性生物材料。Item 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。Item 1,3,5-三(苯咪唑-1-基甲基)-2,4,6-三甲基苯配子與過渡性金屬離子自組裝合成、結構與性質探討(2011) 林少軒; Shao-Hsuan Lin本論文主旨為研究1,3,5-tris(benzimidazoyl-1-ylmethyl)-2,4,6 -trimethylbenzene (TBzIm)含羧酸根有機配子與過渡性金屬離子(CoII, ZnII, MnII, NiII)進行水熱自組裝反應，製備金屬-有機配位聚合物(metal–organic coordination polymers)。 本論文共合成八種配位聚合物，分別為4(H3O)+[Zn8(TBzIm)2(btc)4Cl8]•4H2O (1)、[Zn12(TBzIm)2(bdc)4Cl16]•3H2O (2)、[Co4(TBzIm)4(Hbtc)4] (3)、[Co2(TBzIm)2(bdc)2]•3H2O (4)、[Mn5Cl10(TBzIm)4]•1acetone (5)、[Co2(Fum)2(TBzIm)2]n (6) 、[Ni2(Fum)2(TBzIm)2]n (7)和[Co12(TBzIm)4(D-Cam)12] (8)。論文分成三部分探討，第一部分 (化合物1-4) 為經由柔性TBzIm搭配二價鋅金屬離子(ZnII) 或二價鈷金屬離子(CoII)，並混合剛性均苯三甲酸(trimesic acid, H3Btc)、對苯二甲酸(terephthalic acid, H2Bdc)之含羧酸根有機配子進行水熱自組裝反應，形成二維或三維的金屬-有機配位聚合物；第二部分(化合物5)為經由TBzIm與二價錳金屬離子(MnII)進行水熱自組裝反應，形成三維金屬-有機配位子結構，該化合物顯現特殊之磁性行為；第三部分 (化合物6-8) 為經由TBzIm搭配二價鈷金屬離子(CoII)或二價鎳金屬離子(NiII)，混合天冬胺酸(aspartic acid, Asp)、酒石酸(tartaric acid, Tar)、樟腦酸(camphanic acid, D-cam)等天然含羧酸根有機配子進行水熱自組裝反應，形成掌性金屬-有機配位聚合物。 第一部分的研究中，化合物1-3為二維層狀結構、化合物4為三維網狀結構，TBzIm與剛性含羧酸根有機配位子之立體阻障在結構的自組裝形成過程中，扮演相當重要的角色。第二部分之化合物5為三維網狀結構，由五個二價錳金屬離子(MnII)所形成的金屬中心展現出有趣地反鐵磁性(antiferromagnetic)行為，基態等於S = 15/2，甚為少見。第三部分的研究中，化合物6與7為等結構(isostructure)，具掌性之螺旋型超分子結構，在水熱法的過程中天冬胺酸經由原位反應(in-situ reaction)轉換為反丁烯二酸(fumaric acid)。有趣的是若與直接使用反丁烯二酸進行化合物6與7的合成，則產率顯著降低；化合物8則為含有槳舵形(paddle wheel)進構單元(SBU)的掌性超分子結構。在本論文中，由TBzIm所合成的八種配位聚合物皆展現出良好的熱穩定性，其中以化合物3與8最為穩定，耐熱溫度可達480°C。Item 金屬聚合錯合物之晶體結構與客分子調控結構之擴張或收縮研究(2010) 何慈嫣; Tzu-Yen Ho本論文研究重點，在於將含 pyridine 和羧酸基的HL1、HL2、HL3 （HL1 = 2-(2'-pyridineyl)-benzimidazole-5-carboxylic acid；HL2=4-(3H-imidazo[4,5-c]-pyridin-2-yl)benzoic acid； HL3 = 4-((E)-(4-aminopyridin-3-ylimino)methyl)- benzoic acid），分別與錳、鈷、銅、鎘和鋅等兩價離子，利用室溫擴散自組裝合成法與水熱自組裝合成法，製備具有有機-無機金屬微孔洞配位聚合物。 本論文探討所合成的13種化合物，分別為{[Mn(L1)2]•2H2O•C7H8}n（1）、{[Mn(L1)2]•2H2O•THF}n （2）、{[Mn(L1)2]•2H2O•DMF}n（3）、[Mn(L1)2 (H2O)]n （4）、{[Mn(L1)2]•2H2O•C7H8}n（5）、[Cu(L1)2 (H2O)(ClO4)2] （6）、[M(L2)2 (H2O)4]•6H2O （7-11），M = 錳、鈷、銅、鎘和鋅等兩價離子， { [KCd3(L3)6 (H2O)3](ClO4)•3.5H2O•MeOH}n（12）、[Cd2(L3)4 (H2O)2]n（13）等。 於論文分為兩部分探討，第一部分的主題為各晶體結構特性、 熱穩定及其他物性上的鑑定分析;第二部分將針對化合物1、2 對於甲醇、水、THF、甲苯、鄰-二甲苯、間-二甲苯與對-二甲苯、DMF、DMSO 和1,3,5,-三甲基苯等客分子置換的探討，並利用粉末繞射、熱重分析、元素分析來佐證其置換結果。Item 非接觸式配向層的製備與表面特性研究 ─離子束轟擊聚醯亞胺法和分子自組裝法(2007) 郭書瑋; Shu-Wei Kuo液晶配向層（alignment）是LCD中重要的元件之一，隨著顯示器尺寸的上升和品質的要求，非接觸的配向技術逐漸取代傳統的刷膜配向方式。本研究內容主要分為兩個部份，分別是利用氬、氮及氫離子束轟擊（ion beam bombarded）聚醯亞胺薄膜，以及在類鑽碳表面成長矽烷分子自組裝（molecular self-assembled）薄膜，這兩種非接觸的配向方式製備液晶的配向層，並利用同步輻射X光近緣吸收微結構光譜（NEXAFS）及X光電子能譜（XPS）的技術，研究配向處理後薄膜表面的分子排列位向（orientation order）與化學結構組成（chemical composition）所產生影響。 研究結果顯示，PMDA-ODA聚亞醯胺薄膜在較低的離子能量轟擊下，會有較佳的鍵結異向性，以125 eV的氬離子束施予樣品51015 ions/cm2的暴露量後，可以得到最佳的配向效果；雖然氮離子處理之樣品配向效果不如氬離子，但氮離子束可在較寬的能量及暴露量範圍內，得到一定程度的配向效果；而氫離子束則是最不利於PMDA-ODA材料上的配向。在化學結構上，可以觀察到C=C及C=O鍵結有明顯的破壞情形，並且各元素間，是隨著入射的能量及離子數量選擇性的脫離表面。除了鍵結的破壞以外，也有C=N、N-O及-COO-等新的化學結構生成。 另外，我們也成功地在類鑽碳薄膜上成長3-Aminopropyl -triethoxysilane（APS）自組裝分子膜，並在進一步修飾1-Isothiocyanato-naphthalene（NIC）於APS分子末端， 利用NIC分子上naphthalene基團特定的排列位向，放大氫離子束轟擊配向的效果；最佳的處理條件為依序浸泡30分鐘APS溶液及2小時NIC溶液，而其表面上整體芳香環的雙色性比率（dichroic ratio）為氫離子束轟擊樣品的1.5倍。Item 以氨基酸配子自組裝合成仿生材料(2006) 許良羽; Liang-Yu Hsu本篇論文之研究重點乃以天然氨基酸為有機配子，並遵循軟硬酸鹼理論，利用室溫自組裝的方式合成仿生結構的配位聚合物。化合物 [Cu(L-argininato)(H2O)3]n (1) 由左旋精氨酸與硝酸銅依 1：1 的比例組裝而得，為一維螺旋結構，水分子的三聚團簇以氫鍵作用力吸附於聚合物孔洞內，並穩定主架構。化合物 [Cu0.5(L-methioninato)]n (2) 由左旋甲硫氨酸與硝酸銅以 1：1 的比例組裝而得，為一維鋸齒狀結構，並以AAA形式堆疊，整體結構並無孔洞產生，所以沒有任何客分子存在。化合物[{Ag3Cu3(L-methioninato)6(NO3)3(H2O)3}7H2O]n (3) 則由甲硫氨酸同時與硝酸銅和硝酸銀組裝而得。由銅金屬中心所形成的一維左旋螺旋結構與蛋白質中的 α-螺旋結構相似，並由甲硫氨酸側鏈的硫原子與銀金屬配位鍵結，共同形成一個具有異雙金屬的三維結構，存在一條貫穿主架構的螺旋通道，通道內有三個配位水與七個客分子水以氫鍵作用力結合在一起，形成一維鋸齒狀的水分子鏈。變溫粉末繞射實驗顯示水分子鏈的存在與否，可以調整化合物作晶形–非晶形之可逆交替變化。Item 設計並合成含有醯胺官能基的乙炔蒽和乙炔芘衍生物之有機凝膠分子(2014) 呂幸紋我們成功合成出一系列有機與有機金屬凝膠，DU97、DU135、DU157和DU169，利用乙炔蒽和乙炔芘與本實驗室發展出易形成凝膠結構合成而得最終產物。這一系列化合物在不同有機溶劑中可以形成凝膠。超分子凝膠的形成主要透過凝膠分子的自組裝，藉由氫鍵作用力、π-π作用力以及C-H-π作用力，接著與溶劑分子間形成次級的作用力而形成凝膠。我們利用1H NMR、吸收光譜及放光光譜證實分子間作用力及光物理變化，分子間自組裝主要以J-type aggregation形式進行，經由SEM及TEM觀察其微觀組裝結構，皆呈現典型的纖維結構。在這一系列凝膠中，DU97具有較佳的凝膠能力，在環己烷中形成穩定的凝膠，臨界凝膠濃度為2.9 mg/mL。另外，含有兩價的鉑金屬之DU135和DU157，表現出特別的光物理性質，DU135除氧後同時具有雙重發光特性，分別在415 nm的螢光及655 nm的磷光。相對的，DU157則僅觀察到438 nm之螢光。然而，DU157在含氯的溶劑中會形成氧加成產物，探討其可能機制，推論可能經由自由基路徑產生單重態氧氣加成於蒽上之反應。Item 含L-組胺酸之掌性金屬錯合物之自組裝合成、結構多變性與性質研究(2013) 柯思妤本篇論文研究主題為利用室溫自組裝的方式，合成具有超分子結構的金屬錯合物。利用紅外線光譜儀 (IR)、元素分析儀 (EA)、熱重分析儀 (TGA)、X光單晶與粉末繞射儀來鑑定結構與量測性質。本實驗所使用的有機配基包括： L-2-amino-3-(1H-imidazol-4-yl)propanic acid (L-histidine)，以及含氮的配基4,4’-bipyridine (bipy)、5,5’-bipyrimidine (bpym)，成功的合成出三個系列的金屬錯化物： (一)[M(L-his)2]H2O [Zn(L-his)2]H2O (1) [Ni(L-his)2]H2O (2) (二){[Cd(bipy)(L-his)(H2O)]guest}n {[Cd(bipy)(L-his)(H2O)](ClO4)}n (3) {[Cd(bipy)(L-his)(H2O)](NO3)H2O}n (4) (三){[Cd(bpym)0.5(L-his)(H2O)]guest}n {[Cd(bpym)0.5(L-his)(H2O)](NO3)C2H5OH }n (5) {[Cd(bpym)0.5(L-his)(H2O)](ClO4)H2O}n (6) 在第一系列的化合物中，化合物 1 中鋅金屬離子與兩個L-histidine分子以chelating的方式鍵結，形成tetrahedral的單體結構，單體間藉氫鍵作用力的維繫，堆疊成類似鑽石結構的三維超分子骨架；化合物 2 中鎳金屬離子和兩個L-histidine分子以tridentate的方式鍵結，形成octahedral的單體結構，在此化合物中，單體結構間除了藉由氫鍵作用力的連接外，尚有兩組三明治型的 堆積作用力，使此單體結構展現了高的熱穩定性。本系列主要是探討使用不同的金屬離子，藉由金屬的配位數不同，形成不同的幾何結構，並且發現由於單體與單體間的多組弱作用力，使化合物展現高的熱穩定性。 在第二系列的化合物中，L-histidine以bis-chelating 的方式架橋連接金屬離子形成一維鏈狀，再藉由4,4’-bipyridine互相連接，進而形成二維層狀結構。本系列的化合物對水分子均有可逆的循環吸脫附性質。在化合物4中，更發現了配位水分子的化學吸附及客體水分子的物理吸附可以清楚的被分辨。 在第三系列的化合物5及6中，鎘金屬離子和chelating/tridentate的L-histidine鍵結，形成一維的鏈狀結構，再以5,5’-bipyrimidine 連接一維長鏈，若bpym為cis form，形成二維化合物5；若bpym為trans form，則生成三維化合物6。本反應利用pyrimidine有較多的配位點及其分子結構的可扭轉性，創造結構多樣的配位聚合物。本論文中，將詳細的介紹實驗合成方法、結構組成，利用熱重分析儀來研究其熱穩定性及水分子的循環吸脫附性質，並且藉由in-situ powder X-ray粉末繞射儀來觀察金屬錯合物在不同溫度下的結構變化。 關鍵字：掌性金屬錯合物、L-組胺酸、自組裝。Item 魔術尺寸-硒化鎘奈米團簇物之結構解析與陰/陽離子取代之二維結構硒化鎘奈米片之應用探討(2018) 謝宗恩; Hsieh, Tzung-En本研究專注於研究強量子侷限效應的硒化鎘奈米材料，並分別從零維的魔術尺寸奈米團簇物與二維單層結構之奈米片進行探討。於魔術尺寸奈米團簇物之研究當中，我們以目前文獻報導尺寸最小也最穩定的(CdSe)13奈米團簇物作為研究對象，嘗試解析其結構。在本論文中，我們應用多種非破壞性的鑑定方法，如紫外光-可見光吸收光譜、X光繞射技術、X光小角/廣角散射技術、X光光電子能譜、X光吸收光譜與固態核磁共振技術，研究(CdSe)13¬團簇物之電子結構、合成機制、原子結構排列、團簇物尺寸、原子配位環境與原子化學環境等，以建構雙生團簇物模型並驗證之。除了實驗部分以外，本研究更與理論計算實驗室合作，以DFT計算方法建構團簇物之結構模型，並模擬其電荷密度與相對能量，進一步與實驗部分數據互相驗證並證實雙生團簇物之存在合理性。 在二維奈米材料研究中，我們選擇相同的CdSe半導體材料作為主體，以雙頭胺配位基合成高結晶性之二維單層CdSe奈米片，並以奈米片作為主要材料，進行陰/陽離子置換研究。本論文選用同為第十六族之S作為陰離子置換元素，嘗試探討S取代反應於二維奈米片中的位向選擇性以及其對奈米片的光學，電學性質之影響。硫化反應後的具孔洞性質的CdSe/CdS奈米片更進一步應用於氮氣與二氧化碳吸附研究。陽離子置換的研究當中，我們選擇具高電荷傳導性的Fe,Ni以及具有特殊光學性質的Ag作為陽離子交換試劑，嘗試調整奈米片之光學性質，並進一步發展光電或熱電材料。