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 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 金/銀奈米島狀薄膜的電漿子增強光催化二氧化碳還原的研究(2021) 許田叡; HSU, Tien-Jui摘要 近年來全球暖化日益嚴重，其中二氧化碳是溫室效應的重要因素之一，因此封存二氧化碳以降低大氣中的二氧化碳濃度，成為人類近年來的重要課題。利用太陽光的能量，在光催化劑上驅動二氧化碳轉化為可再生能源，提供了一個環保且永續的策略。目前以半導體氧化物為主的光催化劑已經有許多文獻發表，但受限於有限的光譜吸收範圍，使其光催化效率有所耗損。由近期的文獻可知，使用貴金屬作為光催化劑，可以產生如甲烷、乙烷、丙烯等碳氫化合物，使其在光催化的領域上逐漸嶄露頭角，成為具有潛力之光催化劑，但其產率及選擇率仍有很大的進步空間且對於反應機制了解有限。本篇材料使用晶種成長法製備金奈米島狀薄膜(Au nanoisland films, Au-NIFs)以及銀奈米島狀薄膜(Ag nanoisland films, Ag-NIFs)。由於金屬奈米材料具有強烈的表面電漿共振(Localized surface plasmon resonance, LSPR)效應，可提升光催化活性，增強二氧化碳還原反應(CO2 reduction reaction, CO2RR)。本篇將Au/Ag-NIFs生長於ITO玻璃上，研究其光催化效果，並進一步藉由控制gap distance的大小，分析金屬奈米島狀結構，以探討對還原產物的選擇性及產率的影響。由光催化結果可得知，Au-NIFs的gap生成可以促進CH4形成，而island及nanoparticles (NPs) (不同Ag-NIFs的生長狀態)之光催化效果分別與gap length和gap distance關係呈正相關。另一方面，與Au-NIFs相比，Ag-NIFs具有較高的CH4產率及選擇性，且Ag NPs 較Ag-NIFs可能更適合用於CH4的CO2RR。由實驗結果可知，Au/Ag-NIFs的生成可以提升CO2RR光催化效果。未來期許本實驗所製備之材料可應用於光電催化二氧化碳還原領域。Item 銀/鉑奈米島狀薄膜於電漿子增強的光催化產氫應用(2021) 姚雅雪; Yao, Ya-Syue近年來全球對於環保課題逐漸重視，積極發展對於環境友善的綠色能源，使得氫能受到廣泛注意。由於產氫反應(Hydrogen evolution reaction, HER)的動力學相當緩慢，需要開發具有良好效率的催化劑，以促進反應發生。貴金屬鉑(Pt)被證實是最佳的產氫催化材料，但其價格高昂並且地球含量稀少限制其發展應用，因此需開發出鉑負載量低且高活性的催化劑。本實驗利用金種誘導生長法，結合金種和多侖試劑(Tollens’ ragent)，在ITO導電玻璃上製作銀奈米島狀薄膜(Ag nanoisland film, Ag-NIF)。通過調控Ag前驅物(AgNO3)、Ag+穩定劑(NH4OH)和還原劑(glucose)的濃度與生長時間等參數來調整島與島間隙(Gap)。接著在溴化十六烷基三甲銨 (CTAB)、抗壞血酸 (AA)、60℃環境下，以銀島狀結構做為模板，利用賈凡尼置換反應(Galvanic replacement)，將鉑還原至銀表面形成銀/鉑奈米島狀薄膜(Ag/Pt-NIF)，利用SEM圖研究奈米結構表面的變化，並利用感應偶合電漿質譜儀(ICP-MS)進行元素定量分析，最後將此材料應用在光催化產氫反應。結果顯示，催化效果最好的樣品Ag/Pt-NIFs (500 μM)置換比例為10:1(Ag: Pt)，鉑含量僅有0.01396 mg/cm2；此外，當Ag/Pt-NIFs置換比例為70:1時，Gap distance約為15.2 nm其光催化產氫增強效果最好，僅需0.00264 mg/cm2鉑負載量，在電流密度為-10 mA/cm2時，與沒照光相比，照光後過電位降低約96 mV。由於銀奈米島狀結構具有強烈的表面電漿共振(Longitudinal surface plasmon resonance, LSPR)效應，其吸收光譜可以從可見光到近紅外光的範圍，實驗結果證明我們的銀/鉑奈米島狀薄膜在光催化可提升產氫的表現。Item 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。Item 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。Item 具可調控空腔尺寸和表面電漿激發波長的搖鈴形金屬電漿子材料的合成(2019) 劉祐丞; Liu, You-Cheng搖鈴形奈米材料是金屬核-殼顆粒，其核和殼之間由導電的金銀合金相連。由於它們在空腔內具有非常高的電場增強，因此這些奈米粒子被認為是一類有前途的奈米粒子。以往的困境為實驗再現性和當中心金屬芯移動時造成軸對稱性的損失，進而導致奈米空腔尺寸和電場增強位置無法定義。我們的合成方法使中心金奈米棒牢固地固定在長方體框架中，形成軸對稱的奈米結構。我們經由穿透式電子顯微鏡(TEM)、掃描式電子顯微鏡(SEM)、場發射掃描穿透式球差修正電子顯微鏡的元素分析(STEM& EDS)和多功能原子力顯微鏡(AFM)定義搖鈴形奈米材料的結構。本文研究了具有不完全的金屬置換反應的穩定中間產物的消光光譜演化。透過添加不同量的Au3+離子，製備一系列從金/銀-核/殼奈米長方體到金奈米棒-金銀合金框架的搖鈴形奈米結構。可以觀察到樣品的懸浮液有明顯的顏色變化。縱向表面電漿共振波長涵蓋的位置從660到1000 nm。我們透過電磁模擬研究了光譜的變化，發現尺寸增大和空腔的形成對於光譜變化有著重要作用。Item 製備銀奈米島狀薄膜及螢光增強測試(2018) 陳柏均; Chen, Po-Chun近年來，金屬奈米材料合成方法眾多，本實驗是利用無電電鍍法製備銀奈米島狀薄膜(Silver-Island Films，SIFs)，以液相二次生長法，並用奈米金的晶種為基底，前驅物為硝酸銀(Silver nitrate)，並以葡萄糖(D-glucose)為還原劑生長銀奈米島狀薄膜。金屬增強螢光(Metal-Enhanced fluorescence，MEF)已有許久的歷史，金屬增強螢光受到許多研究人員的矚目及被廣泛的利用，由於金屬材料的局部表面電漿共振(localized surface plasmon resonance，LSPR)效應，且具有LSPR的奈米銀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。為了得到螢光值最佳放大倍率，測試一系列的條件：硝酸銀濃度、氨水濃度、反應時間、不同的表面修飾。測試結果為硝酸銀為500μM、氨水濃度為39.25mM、反應時間為5分鐘時，並且以硫十一醇(11-mercapto-1-undecanol，11-MUD)修飾銀奈米島狀薄膜表面，得到最高的螢光值，螢光增強倍率為456倍。成功的在玻璃片上，生長銀奈米島狀薄膜，其優點為快速、且對環境無害。由於此薄膜具有螢光訊號放大的效果，所以銀奈米島狀薄膜可以應用於生化檢測。Item 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。Item 雙界面活性劑系統之金奈米棒的合成與金奈米棒之表面修飾以及再生長銀(2018) 林士堯; Lin, Shih-Yao使用雙界面活性劑系統合成出不同大小以及長寬比的金奈米棒，探討每個條件對於尺寸的影響，尺寸對於金奈米棒的表面電漿共振現象有何種影響及表面修飾過後的奈米金棒在光譜及電子顯微鏡下會如何改變，並對其表面做官能基修飾或者在表面上沉積銀原子形成金-銀雙金屬結構。由於金奈米棒的各向異性導致其具有不均勻的電磁場強度分佈，金奈米棒的兩端對於訊號(如螢光、拉曼散射光)有明顯增強的效果，因此在兩端接上具有螢光放光的金奈米團簇預期會使螢光強度增強。實驗中，表面的官能基修飾選擇使用含有硫醇基的聚合物，方便之後修飾在金奈米棒的表面，聚合反應則是以N-羧酸酐聚合法，合成出直鏈聚合物。聚合物之末端帶有氨基，能透過EDC/NHS與帶有羧酸的分子進行交聯反應，使其固定在聚合物的末端，達到固定在金奈米棒表面的目的。表面修飾後的金奈米棒可選擇性的在兩端接上物質，探討兩端強電磁場對於物質的螢光訊號影響。此外，在金奈米棒上沉積銀原子形成金-銀雙金屬結構(Au/Ag-Core/Shell) (Au@Ag nanocuboids)，探討其在光譜上的變化，之後透過Galvanic Replacement reaction使用CTAC-Au(III)溶液將銀殼表面部分置換成金殼，形成具有空腔之金棒-金殼結構(gold nanorattles)，這樣的結構在空腔內也具有很強的電磁場分佈，期望能在空腔的部分載入螢光物質，預測會有更高的訊號增強。Item 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