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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    合成奈米材料及其在生醫上之應用
    (2011) 郭聰榮
    近年來,奈米材料應用在生物醫學中的影像分析、藥物傳送和治療是持續被發展的課題。在本研究中,我們結合了二氧化鋅奈米粒子的二倍頻訊號和皮膚角質細胞的螢光訊號來觀察二氧化鋅奈米粒子在化學促進劑如:油酸、乙醇和油酸-乙醇的影響下,在皮膚的穿透行為。除了分析本質上的影像結構,二氧化鋅穿透的特性也同樣的被定量分析,而得到載體對皮膚的分佈係數、二倍頻訊號的強度梯度和有效碰撞路徑長度。這些結果顯示油酸、乙醇和油酸-乙醇能夠有效的增加二氧化鋅奈米粒子在皮膚的穿透深度,是因為增加了皮膚皮酯的流動性或是改變了皮膚角質層的皮酯排列緊密性。 更進一步的,不需要額外的染色步驟,當眼角膜上表皮保護層受到損害後,利用雙光子顯微術也可以觀察到螢光奈米粒子穿透眼角膜和滯留在眼角膜細胞間。在細胞毒性實驗中,我們使用牛眼角膜基質細胞和奈米粒子做細胞培養,可以發現細胞的存活率會隨著奈米粒子的濃度增加和培養時間的增長而有明顯的減少。並且,在老鼠動物實驗中,雙光子顯微術影像顯示出奈米粒子可以滯留在眼角膜中達到26天以上。根據在細胞跟動物實驗所得到的實驗結果,我們推測,當眼角膜的上表皮保護層受到損壞後,奈米粒子可以穿透並長時間滯留在眼角膜中,而對細胞造成毒性。 奈米材料應用在藥物傳遞方面,我們也合成金奈米棒的藥物複合體。金奈棒藥物複合體是將金奈米棒、目標藥物和螢光分子,用電解質聚合物包覆起來。合成好的金奈米棒藥物複合體,在飛秒紅外光雷射照射下,我們也詳細的研究了被釋放螢光分子的藥物動力學。螢光分子會因為吸收了由金奈米棒將紅外光雷射轉換而來的熱,而從金奈米棒的藥物複合體中釋放出去。釋放出去的螢光分子則在紅外光雷射連續性照射和周期性照射兩種不同模式下測量。在照射紅外光雷射時間為五分鐘時,螢光分子的釋放速率在雷射連續性照射和周期性照射下,分別呈現零級和一級的動力學機制。更進一步,我們也設計了金奈米棒藥物複合載體,用電解質聚合物包埋了金奈米棒和抗癌藥物太平洋紫杉醇而形成藥物載體。抗癌藥物太平洋紫杉醇可以用雷射誘導而從金奈米棒複合體中釋放出去。而釋出的抗癌藥物太平洋紫杉醇對乳癌細胞的細胞抑制率則和紅外光雷射的照射方式及照射時間有關。
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    製備高磁性四氧化三鐵奈米材料及研究其在C反應蛋白分離上的應用
    (2010) 賴韋翔; Wei-Hsiang, Lai
      在本文中我們合成一致性都相當高的四氧化三鐵磁性奈米粒子,藉由反應條件不同來調控粒徑大小的差異,探討粒徑大小對材料磁性的強度的關係。利用配位體置換反應的表面修飾改良表面二氧化矽磁力遮蔽問題,合成出較高磁性的磁性奈米粒子,再由於我們在其表面修飾上胺基,利用自由胺基容易繼續修飾其他分子的特色,最終形成表面修飾上C反應蛋白的1級抗體的磁性奈米複合材料,並利用多胺化合物提高表面自由胺基的量,討論提升自由胺基的量對表面修飾1級抗體的影響,而在本文內我們藉由一系列的實驗方法佐證最終複合材料表面的1級抗體具活性,並利用磁性奈米材料的特性以及抗原抗體間的高專一性、高結合力,自動化且有效率的分離出血清中的C反應抗原蛋白。   另外我們利用磁性奈米材料的特性發展出一套自動化分離純化C反應蛋白的流程,我們將功能性磁性奈米複合粒子直接加到人類血清中去分離純化C反應抗原蛋白,在施以外加磁場的情況下,不需要離心的動作即可完成多組血清樣品分離純化C反應蛋白抗原,最後可以再配合MALDI-TOF Mass做質譜分析,並利用磁性奈米材料取代傳統三明治ELISA免疫分析方法中的底材,利用材性奈米材料的特性,分離出C反應蛋白,藉由標準曲線,推算出血清中C反應蛋白的濃度。
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    無重金屬量子點材料合成與發光二極體應用
    (2019) 周子琳; Chou, Tzu-Lin
    半導體量子點因具有獨特的發光特性,其具有高色彩純度、能階可調性與可延展性,將其應用於發光二極體為現今科技之趨勢,目前於應用端表現最好之量子點材料鎘,以及新興的無機鈣鈦礦量子點CsPbX3(X=Cl、Br與I)卻都因為其材料中重金屬的毒性而限制了其商用化的發展,對於環境的影響也是一大隱憂,因此目前許多研究都是為了尋求替代的材料。   本篇論文中,我們首先較安全便宜之六甲基三氨基磷作為前驅物用熱注射法合成無重金屬之磷化銦/硫化鋅核殼量子點,其合成出來之相對量子效率大約60.1%,放光之半高寬為42nm,並測試此材料之熱穩定度發現其在七十度時製作發光二極體元件具有最佳之量子效率,此元件開啟電壓5 V,在12 V時具有最高亮度160 cd/m2,在6.7 V時外部量子效率為0.223%,雖然此種效率還無法拿來實際應用,但其具有環保與低成本,在未來具有極高的潛力。   再來我們將CsPbCl3中的Pb使用錫與錳做取代,成功合成出量子點,對其做光學鑑定及結構鑑定,發現其吸收值隨錳比例增加而有藍移的現象,並具有螢光,雖然量子效率並不高,但此種材料也為無重金屬量子點開啟了新篇章。