理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    醇胺化合物捕捉二氧化碳研究:從理論方法到分子動力學模擬
    (2014) 黎學謙; Hsueh-Chien Li
    自人類經濟活動蓬勃發展,石化燃料的大量使用,導致二氧化碳的排放量大增,進而引發極端氣候。在國際上目前提出的 碳捕捉與碳封存。乙基醇胺(mono-ethanolamine)、二乙基醇胺(diethanolamine)、三乙基醇胺(triethanolamine)為目前商用的碳捕捉劑,主要用於火力發電廠所產生出的二氧化碳。這類捕捉劑與二氧化碳的反應機制目前仍然未知,過去的研究透過理論計算的方法提出可能的反應機制,然而不同的理論方法對於反應路徑的預測有不同,故在本論文的研究起始於理論方法的分析,進而利用分子動力學的模擬,來提出新的捕捉劑設計策略。 在理論方法的研究中提出了一個含有12對幾何優化過後的C1資料庫以測試15個密度泛涵理論方程。這15個密度泛涵理論方程已被發表改善電子交換項針對遠距離凡德瓦力。測試的標準是利用∆CCSD(T) 並經過方均根(RMS)統計後判定。在這個階段的研究中發現,ωB97 、ωB97X、ωB97XD 系列很適合計算涵有強凡德瓦力的氫鍵系統。BLYP-D 適合用在胺類化合物與二氧化碳吸附的組合。所以在之後的研究中使用BLYP-D來計算分子動力學反應。 過去設計捕捉劑的策略是藉由提高胺的級數,來增加其親核性。工業製程是藉由環氧乙烷通入氨氣合成乙基醇胺、二已基醇胺、和三乙基醇胺,並藉由反應條件的控制而調整溶液中化合物的比例。然而三級胺類對二氧化碳的吸附能力並未優於二級胺類,因此重新思考朝向增長碳鏈來作為設計方向。正丙醇胺(n-propanolamine)在計算結合能和電荷分析上,都明顯優於乙醇胺。為了解二氧化碳與捕捉劑在動力學上的影響,分別利用分子動力學模擬乙醇胺、丙醇胺20%和50%的無水混合二氧化碳溶液,連續模擬12萬步。模擬中發現正丙醇胺在徑向分配含數上明顯優於乙醇胺,其中發現溶液中氫鍵環境有顯著的影響。氫鍵環境越高的乙醇胺系統,會不利於捕捉劑對二氧化碳的吸附;而氫鍵數量較低的丙醇胺系統對二氧化碳的吸附有顯著的提升。 在本篇研究中探討ωB97泛涵方程適用於強凡德瓦力的氫鍵系統,BLYP-D可用於捕捉劑與二氧化碳反應的計算。分子動力學的研究探討新的分子設計策略的有效性,吸附能力的提升以及其氫鍵對於碳捕捉的影響。