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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    鋰基電池材料特性之理論探討
    (2020) 杜冠瑩; Du, Guan-Ying
    本論文將關注三種在能量儲存上具有前景的電化學電池,分別是鋰硫電池、鹼金屬硫電池和鋰有機硫電池。討論分為三部分。在論文的第一部分,我們使用密度泛函理論(Density Functional Theory, DFT)搭配SMD溶劑模型(Solvation Model Based on Density)並考慮電解液介電常數及donor number(DN)的效應,探討鋰硫電池當中電解液對多硫化物的電化學反應路徑及相關生成物的影響。我們發現當電解液具有低介電常數或高介電常數但低DN時,鋰硫電池中可能的電化學反應路徑為2Li+S8 → Li2S8 → Li2S6 → Li2S4。另外,當電解液具有高介電常數及高DN時,可能的電化學反應路徑為S8 → S82- → S4•- → S42-或S8 → S82- → S62- → S3•-,其中S82-亦有可能不經由S62-而生成S3•-,即S82- → S3•-。 論文的第二部分討論鹼金屬硫電池的材料特性,我們使用DFT搭配SMD溶劑模型來探討不同鹼金屬的硫化物在二甲基亞碸溶劑中的穩定性。研究結果顯示,相較於溶合更強,與更多溶劑分子鍵結而形成較大團簇的鋰離子,銣離子與短鏈多硫化物陰離子(硬鹼)的靜電力較強,而使得短鏈多硫化物陰離子可以被穩定。此外,鹼金屬硫化物M2S的溶解度會影響電容量。 論文的第三部分,我們使用DFT方法搭配SMD溶劑模型來探討鋰有機硫電池中不同取代基多硫化物對電池電容量的影響。我們發現添加二烯丙基二硫化物或二烯丙基三硫化物於對稱取代有機硫化物(例如:二苯基二硫化物)作為反應物時,系統中會形成非對稱取代有機多硫化物;並且因烯丙基自由基容易生成,可促成非對稱取代有機硫化物中的碳-硫鍵斷鍵。此碳-硫鍵斷鍵會產生烯丙基自由基和有機二硫/三硫自由基(例如:苯基二硫自由基或苯基三硫自由基)。有機二硫/三硫自由基進一步還原,並生成S2-,使得電池陰極於放電過程中可以得到較多電子,從而提升電池的電容量。因此二烯丙基二硫化物或二烯丙基三硫化物是提升電池電容量的重要因素。
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    臨場監控雷射鍍膜法合成高介電常數薄膜電性、光性、微波特性研究
    (2007) 陳昱文; Yu-Wen Chen
    本研究利用脈衝雷射鍍膜法(Pulsed Laser Deposition, PLD)合成PBZNZT x(0.94Pb(Zn1/3Nb2/3)O3+0.06BaTiO3)+(1–x)((1–y)PbZrO3+ yPbTiO3)( x=0.6, y=0.52 )薄膜。首先利用光多頻分析儀亦即可見光發射光譜儀(Optical Multichannel Analyzer, OMA, i.e., Optical Emission Spectroscope, OES)臨場監控並擷取分析靶材的電漿物種發射光譜,俾了解品管PLD適當的鍍膜參數條件,据以獲得BMT當緩衝層,在鍍膜溫度T= 400 ℃,雷射能量通量密度E= 1.50 J/cm2,雷射鍍膜重覆率R.R.= 5 Hz,氧分壓PO2 (PBZNZT)=0.50 mbar、PO2 (BMT)=0.90 mbar,PBZNZT、BMT靶材分別與基板間距為4.5 cm、4.0 cm,鍍膜時間t=30 min (PBZNZT)、15 s(BMT),成功鍍得鈣鈦礦結構PBZNZT/BMT/MgO薄膜。再進一步量測分析所有薄膜的電性、光性、微波特性。 電性方面,雷射鍍PBZNZT薄膜的最佳矯頑電場Ec 值約522.32 kV/cm,最佳殘留電極化Pr值約25.99 C/cm2,且薄膜在頻率2 kHz的最佳低頻介電常數(εr) =737。 光性方面,PBZNZT/BMT/MgO薄膜晶粒大小均勻,約在50–100 nm,膜厚(d) =2193.37 nm,能隙(Eg)=0.85 eV,折射率(n)=1.9020,吸收係數(k)=0.00428 nm-1,最佳光頻介電常數(εr) =3.6153。 微波特性方面,PBZNZT/BMT/MgO薄膜的最佳微波介電常數(εr)約177.7,微波品質因子(Q)約10,080。 藉雷射鍍膜法研製具高介電常數PBZNZT薄膜,除可提供相關學術研究參考外,並可促成高介電常數薄膜之輕薄短小元件應用早日來臨。