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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    利用雷射對富勒烯/二硫化鉬異質結構的效應雕製微觀圖形
    (2020) 馬康耀; Ma, Kang-Yao
    本次實驗的內容主要在探討,成長於二氧化矽(SiO2)基板上的二硫化鉬(MoS2)與C60組合而成的樣品,在綠光雷射下的拉曼效應(Raman effect)以及光致發光(Photoluminescence PL)的結果,以及其表面形貌;並且藉由改變不同雷射功率,觀察C60的脫附現象(desorption)。 樣品的製備為利用化學氣象沉積(CVD)在二氧化矽(SiO2)基板上沉積出二硫化鉬(MoS2)薄膜,再利用超高真空鍍膜技術將C60鍍上;利用原子力顯微鏡(AFM)與拉曼效應、光致發光光譜分析對C60/MoS2樣品的表面結構以及半導體性質進行量測。實驗結果發現,改變不同的雷射功率,以及照射時間,可以對C60的光致發光特徵峰造成影響,進而探討雷射對C60造成的脫附現象;實驗中發現使用波長532 nm功率 5 mW的雷射以1分鐘與6分鐘的照射時間,分別可以使樣品造成 C60的PL峰值以及MoS2的PL峰值的下降,並利用此現象對C60/MoS2異質結構進行微觀圖形的雕製。
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    運用昆拉赫振盪量測局域功函數及研究其與電子結構之相互作用
    (2010) 林俊良; Chun-Liang Lin
    利用掃描穿隧能譜術可以探測高於真空能階之後的電子結構,包括穿透共振與昆拉赫震盪都可以於能譜中顯現。在銀薄膜於矽(111)7×7表面與金(111)表面的量測中發現昆拉赫震盪的峰值強度會隨著區域的不同而有所差異,這個差異是源自於各區域對電子的穿透率不同所產生,因而可以被運用來解析介面及表面的結構。另一個具有一般性的現象也在實驗中被觀察到,那就是即便昆拉赫震盪強度是具有局域性的差異,其總強度是守恒的,此外,藉由量測銀(100)表面的昆拉赫震盪,證明了塊材的能帶結構在某個表面上的投影是與穿透背景相關的。同時,藉由觀察銀薄膜在金屬基材上的穿透共振可以了解穿透共振會受到介面電子結構的影響,其發生與介面電子結構是否具有「類能隙特徵」有很大的關連性。另一方面,觀察銀/金(111)、銀/銅(111)與鈷/銅(111)三個系統的昆拉赫震盪,我們證實了薄膜與基底間的功函差異並非最低階峰值的能量平移,反而應該是存在於高階中的固定能量平移,因此高階的昆拉赫震盪可運用於精確地量測薄膜的功函數,故可用來量測具有量子井態的鉛島之震盪的功函數,從六層到十五層的實驗結果中發現其量測到的震盪形式與先前理論計算的結果相當吻合,由於鉛是一層一層地成長,我們發現功函數的增減與鉛島中已佔據的量子井態增減相關。最後,同樣是藉由掃描穿隧能譜術,碳六時薄膜在金屬基材上從費米能階到超過真空能階的電子結構被清楚地解析出來,結果顯示除了一般熟知的最低未填滿分子軌域加一(LUMO+1)及加二(LUMO+2)之外,一些額外與「超級原子分子軌域」相關的次能帶也顯現出來,甚至是在超過真空能階之後,我們認為碳六十分子薄膜的電子軌域之極限應該不是真空能階,而是電子游離能。此外,我們也發現能譜中在超過游離能之後的額外特徵,此特徵應該是屬於電子受到分子薄膜干涉的結果。
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    鐵磁薄膜誘發富勒烯XMCD之磁性探討
    (2017) 徐凱霖; Hsu, Kai-Lin
    本實驗內容主要探討在鐵、C60多層膜結構於Au/Al2O3基板上,經軌域混合後誘發C60磁性,並從X光的圓偏振二向性現象量測來自於C60有極大的訊號。 我們的樣品主要結構是鐵、C60多層膜,重複堆疊沉積於Au/Al2O3基板,使用的鍍膜裝置為電子束熱蒸鍍於超高真空系統內,利用磁光柯爾效應(MOKE)進行一系列的磁性量測,發現其磁易軸方向為平行於樣品,而在X光的圓偏振二向性現象(XMCD)發現碳的K edge有極大的自旋極化率,並且連帶影響到鐵本身在L2,3-edge的極化率,這些變化會依據C60的厚度而有所改變,根據此結果,我們將探討鐵與C60是否有耦合的情況發生,從拉曼光譜中的特徵峰位移以及D-band訊號的改變確認鐵和C60之間有介面耦合的情形發生,之後透過穿透式電子顯微鏡(TEM)得知樣品橫截面構造以及厚度,以及掃描電子顯微鏡(SEM)得知樣品表面結構,這些實驗結果顯示了鐵和C60之間的介面耦合。
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    表面聲波氣體及生化感測器研製與應用
    (2007) 張宏維; Hung Wei, Chang
    本研究建立表面聲波氣體及生化感測器,以偵測有機氣體及生化物質,例如:蛋白質和胰島素。在本研究中研製一低價位的氣體表面聲波感測器以偵測微量有機氣體污染物,本研究亦建立剪力水平表面聲波液體感測器已偵測血紅素、肌紅素、麥膠蛋白及胰島素等。 氣相表面聲波感測器是利用低價位(<10美金)通訊用SAW晶片及頻率計數器和RS-232組裝而成,並自行撰寫電腦程式來做頻率訊號收集及數據收集處理此氣體表面聲波感測器用來偵測各種空氣污染物例如:有機酸、醛類、醇類、烷類、烯類及炔類等,並且利用這自組裝的表面聲波感測器所構成的多頻道系統也用來同時偵測各種不同的空氣污染物。 剪力水平表面聲波感測器塗佈有C60/蛋白質,例如C60/血紅素, C60/肌紅素,C60/榖膠蛋白,C60/抗胰島素等,分別來偵測水溶液中特定待測物,例如:抗血紅素抗體,抗肌紅素抗體,抗榖膠蛋白抗體,以及胰島素。血紅素和肌紅素分別與C60之間的作用力及固定化是利用塗佈有C60的剪力水平表面聲波感測器對血紅素和肌紅素吸附所引起的頻率變化只有部分回復的現象以及FT-IR光譜中有新的吸收峰產生來判斷,C60與血紅素之間有化學鍵的生成,利用這樣的化學鍵生成來把水溶液中的血紅素固定在剪力水平表面聲波感測器表面上。而利用這樣固定有C60/血紅素或者C60/肌紅素的剪力水平表面聲波感測器來分別偵測水溶液中的抗血紅素和抗肌紅素抗體,兩者的靈敏度分別是0.14 和1.27 kHz/(g/mL),偵測下限分別是0.32 以及 0.035 g/mL。此外,雙頻道塗佈C60-Hb及C60-Mb表面聲波感測器亦被以研製以同時偵測血紅素和肌紅素抗體。 而塗佈有C60/抗胰島素抗體的剪力水平表面聲波感測器亦被研製並用來偵測水溶液中的胰島素。此剪力水平表面聲波胰島素感測器在人體胰島素濃度範圍內,感測器的頻率感應訊號和胰島素濃度有良好線性關係及很好的靈敏度(130 Hz/pM),而感測器的偵測下限是0.58pM。
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    碳六十終端分子自組裝在二氧化矽表面的製備與鑑定
    (2009) 林靖衛; Ching-Wei Lin
    分子自組裝技術(SAM)廣泛的應用於科學領域中,現今的有機場效電晶體廣泛的應用了分子自組裝技術,其中包括了絕緣層、功函數的調控以及分子自組裝場效電晶體等等。 在本研究主題中,我們經由少數化學修飾的步驟,成功的製造了高品質並以碳六十為終端的單層分子自組裝。表面的化學組成由X光光電子能譜儀來鑑定。而單層分子的品質,由原子力顯微鏡、接觸角量測、橢圓儀以及X光反射率來確認。 以碳六十為終端的單層分子自組裝由下列的幾個步驟完成:首先,將終端為溴的分子(ω-BHTS)自組裝到矽晶圓表面、將終端溴取代成疊氮以及碳六十稼接到疊氮形成aziridine。選擇十七個亞甲基團(methylene group)是為了能夠與OTS做比較。 最後,我們利用熱蒸鍍法將碳六十蒸鍍到下列製備的表面:乾淨的二氧化矽表面、氧電漿處理的二氧化矽表面、甲基團終端的分子自組裝、疊氮基團終端的分子自組裝以及碳六十基團終端的分子自組裝。經由改變表面的狀態,使得控制表面能變成可能。不同的成長機制,包括Volmer—Weber、Stranski—Krastanov 以及Frank—van-der-Merwe成長,都可分別在這些不同的表面中觀察的到。我們接著提出了碳六十分子在這些不同表面能的表面中,不同成長的機制。
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    雙頻道葡萄糖/尿素碳六十固定化酵素選擇性電極之研製與應用
    (2006) 蕭智新; Chin-Shing Shiao
    雙頻道葡萄糖/尿素碳六十固定化酵素選擇性電極之研製與應用 中文摘要 本研究合成固定化碳六十/葡萄糖氧化酵素(C60-Glucose Oxidase)和固定化碳六十/尿素水解酵素(C60-Urease)並分別應用在葡萄糖及尿素選擇性C60-Cryptand[2,2] / PVC電極感測系統中,用以偵測待測溶液中的葡萄糖或尿素分子。酵素所以能充當檢測生體成分的工具,是因其基質特異性高且能讓反應在和緩條件下進行。在C60-Cryptand[2,2]葡萄糖薄膜電極系統中,偵測葡萄糖分子被葡萄糖氧化酵素催化為葡萄糖酸經解離得到的氫離子,而C60-Cryptand[2,2]尿素選擇性薄膜電極中,偵測水溶液中尿素分子經尿素水解酵素催化所形成的銨根離子。實驗中將分別探討碳六十固定化酵素及PVC的含量、溫度、pH值的改變及干擾因子對電極電位變化的影響。在葡萄糖選擇性薄膜電極偵測系統中,固定化C60-Glucose Oxidase在30oC左右的溫度下,有很好的催化效果,而最適pH值則在7附近,且發現當膜上所含C60-Glucose Oxidase的量增加時,催化的效果越明顯。在干擾係數的測定方面,一些血液中常見的鹼金族及鹼土族的離子選擇性係數在10-2左右。在尿素選擇性薄膜電極偵測系統中,最適pH值也在7附近而最佳溫度為室溫。在干擾離子方面,大部分干擾離子的選擇性係數也在10-2左右,血液中常見的有機物如半乳糖、半胱銨酸、酪銨酸及維他命C,幾乎對此系統於葡萄糖及尿素的測定上沒影響。