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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    低維度掌性鈣鈦礦量子點之光學特性
    (2022) 花翊脩; Hua, Yi-Hsiu
    本篇論文討論在鈣鈦礦量子點中引入掌性分子,使其鈣鈦礦量子點變為Ruddlesden-Poppe鈣鈦礦結構。文中利用配體輔助再沉澱技術引入掌性陽離子長鏈,可以使三維鈣鈦礦結構逐漸轉變為準二維鈣鈦礦結構。同時掌性分子會使鈣鈦礦量子點在磁場下有塞曼分裂。導致鈣鈦礦量子點對於左圓偏振光與右圓偏振光的吸收產生差異,以及鈣鈦礦量子點的光致發光會具有圓偏振性。透過X射線繞射分析儀觀察掌性分子的引入對於材料的改變。並量測其光激發螢光以及量子效率。其量子效率從40.8%提升到42.9%以及45. 2%,以及X射線繞射分析儀從原本立方晶相改變為準二維的晶相。
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    量子點和鈣鈦礦二維材料之特性與應用
    (2021) 陳庭慶; Chen, Ting-Qing
    本論文共分三個部分:1.鈣鈦礦量子點-PCL(polycaprolactone)複合材料;2.CdSe量子點發光二極體的電洞注入層及電洞傳輸層之參雜;3.PbBr2及醋酸鉛二維晶體之研究。第一部分,我們合成CsPbBr3鈣鈦礦量子點,因為量子點具有量子侷限效應,所以我們藉由調控量子點粒徑大小得到460nm,到515nm光波長的CsPbBr3鈣鈦量子點。由於鈣鈦礦量子點在大氣下不易儲存,因此將量子點與高分子材料PCL混合,做出複合材料,研究結果顯示,由於我們用高分子材料包覆量子點,讓鈣鈦礦量子點在大氣環境下,能夠保存更久的時間。第二部分,我們使用全溶液製程製作CdSe的量子點發光二極體。在電洞注入層poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS)參雜不同比例的P105分散劑,找到PEDOT:PSS參雜的最佳條件後,接著電洞傳輸層poly(9-vinylcarbazole)(PVK)參雜1,1-Bis[(di-4-tolylamino)phenyl]cyclohexane (TAPC)接著加上Bis[3,5-di(9H-carbazol-9-yl)phenyl]diphenylsilane (SimCP2),依序對這一系列參雜不同比例,觀察對發光二極體元件的影響。電洞注入層最佳參雜比例使表面粗糙度從3.1853nm下降到2.0144nm,而元件的量子效率也從2.23%達到3.33%,結果表明適當得參雜可以有效的改善元件載子的注入能力。最後,我將PbBr2及醋酸鉛在二氧化矽的基板上生長二維材料晶體,並改善製程,使得我可以得到較大或較薄的晶體,其中,醋酸鉛晶體可以長到約6um的六角形晶體,我使用AFM觀察其厚度,最薄到達20nm。接著,我使用其他材料(MABr、MAI)個別與兩種晶體反應,使我最後能得到鈣鈦礦的薄片晶體。
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    開發奈米材料-生物分子複合體及其在生物系統的應用
    (2011) 劉怡欣; Yi-Hsin Liu
    近年來,奈米材料-生物分子的複合體應用在DNA偵測和RNA干擾是持續被發展的課題。在本研究中,我們發展了新的技術---利用二氧化矽螢光奈米管簡單並靈敏地偵測DNA。嵌進量子點的二氧化矽奈米管是以陽極氧化鋁為模板,藉著溶膠-凝膠法來製造。接著,將不同顏色的二氧化矽螢光奈米管固定上單股的DNA,把它當成奈米探針,在溶液中偵測具有螢光標示的目標DNA。我們利用光激螢光光譜,共軛焦顯微鏡和穿透式電子顯微鏡來檢驗二氧化矽螢光奈米探針的光學和結構特性。在普通顯微鏡下,經由肉眼可以很明顯地觀察到二氧化矽螢光奈米探針在成功偵測到目標DNA後的顏色改變。定量分析顯示,單根二氧化矽螢光奈米探針內只要有100 attomole (10-18摩爾) 的目標DNA,就可以產生可辨視,可觀察到的顏色變化。這些偵測的結果也證明我們的偵測試驗展現了高特異性,高選擇性和非常低的非特定吸附。我們以二氧化矽螢光奈米探針設計出的DNA偵測試驗被預期在快速的DNA掃描和偵測方面的應用是相當有用的。 更進一步地,我們藉著金奈米材料-短片段核糖核酸複合體的調控,來研究以短片段核糖核酸所造成的基因沉默現象的動力學。和動力學相關的因子---複合體的濃度,複合體的服藥次數和細胞繁殖雙倍的時間---分別被研究。這三個因子造成增強綠色螢光蛋白沉默50 %或更少百分比的持續時間也被研究。我們發現沉默持續時間和複合體的濃度呈現自然對數的關係。但是對於其他兩個因子---複合體的服藥次數和細胞繁殖雙倍的時間---則和沉默持續時間呈現線性的關係。根據這些關係,經由短片段核糖核酸調控的,預期的基因表現程度可以被設計出來。對於研究和治療的需求來說,延長的沉默持續時間可以透過改變複合體的濃度和(或)服藥次數來達成。除此之外,選擇模式細胞 (和細胞繁殖雙倍的時間有關)對於延長沉默持續時間是有幫助的。最重要的是,在核糖核酸干擾的應用方面,這些關係式可以大大地減少反覆嘗試錯誤的機會。我們的研究在核糖核酸干擾的治療應用方面具備很高的潛力。
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    以溶液法組裝量子點發光二極體並以石墨烯氧化物作為電洞傳輸層之研究
    (2011) 王奕盛; I-Sheng Wang
    以溶液法組裝螢光量子點發光二極體光電元件有許多獨特的地方,例如元件有窄的放光帶寬,在一定的頻率範圍內能夠有多種放射光,以及降低合成成本。近年來,量子點發光二極體的研發重點在於尋找適當的電洞傳輸層來增加放光的效率並使得元件較為穩定。 在元件組裝方面,我們將石墨烯氧化物以旋轉塗佈的方式,使其在氧化銦錫基板上成膜,並且使用原子力顯微鏡對膜的形態進行研究。由於氧化銦錫陽極原始的表面起伏落差約3nm,而石墨烯氧化物在基板上所形成的膜,其表面的高低起伏約1nm,對於陽極亦起修飾的作用。另外為了組裝出均勻、一致性高的量子點薄膜,我們將量子點粒子的表面修飾上帶電的官能基,使其在組裝元件塗佈成膜的過程中,讓量子點和石墨烯氧化物之間或是量子點和量子點之間以庫倫靜電力做為結合的力量。 元件整體的結構為ITO/GO/QDs/TPBi/LiF/Al,元件展現的出最佳效能為亮度每平方公尺160燭光,在此發光強度下,其外部量子效率為0.08%。