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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    鈣鈦礦與磁性金屬、二硫化鉬之介面特性分析
    (2022) 林子恩; Lin, Zih-En
    鈣鈦礦為新興太陽能電池材料,並且近年已有許多研究報導其光電性質[1,2],但少有提及表面形貌。在先前研究中我們發現鈣鈦礦MAPbBr3無法在鐵鈀合金表面形成均勻且連續的薄膜,會呈現奈米柱狀結構並且有裸露的合金金屬層[9]。在本實驗中,我們發現以石墨烯層插層於鈣鈦礦與鐵磁層之間可使鈣鈦礦形成均勻連續薄膜。由原子力顯微鏡 (AFM) 剖面圖可觀察到:在鐵磁層表面粗糙度小於1 nm,在轉移石墨烯後約有 2 nm,在旋塗鈣鈦礦之後約有6 nm。在AFM形貌圖以及剖面圖可以看出鈣鈦礦於石墨烯上形成連續薄膜。此技術應用於元件製成可防止鈣鈦礦與金屬層的層間短路,使元件正常運作。二硫化鉬具有良好的載子遷移率,可作半導體材料,但仍有光吸收率相對不高的缺點[3]。鈣鈦礦/二硫化鉬異質結構具有較高光吸收率。但雖有許多關於鈣鈦礦/二硫化鉬結構光電性質的文章[4,5],但對於鈣鈦礦在二硫化鉬上表面形貌的研究仍然缺乏。將鈣鈦礦旋塗於二硫化鉬上之後,在AFM形貌圖仍可分辨二硫化鉬的形狀,並且可見在二硫化鉬上的鈣鈦礦較基板上的緻密。在SEM圖的分析中,在二硫化鉬上的鈣鈦礦粒徑約在20 nm,在基板上約在30 nm。旋塗鈣鈦礦會造成二硫化鉬光致發光 (PL) 峰值的猝滅,並且造成峰值紅移。依文獻報導猝滅是因為鈣鈦礦到二硫化鉬的電荷轉移,紅移是因為二硫化鉬上量子點的n型摻雜效應[4]。形狀會影響二硫化鉬PL峰值。在旋塗鈣鈦礦後,缺角三角形二硫化鉬的PL峰值較三角形位移多,在3 ~12 nm區間,三角形的位移則在3 nm以內。在旋塗鈣鈦礦之後量測鈣鈦礦PL峰值位置,缺角三角形上的鈣鈦礦PL峰值比起三角形二硫化鉬藍移3 ~ 5 nm。文獻[52]中提及鈣鈦礦顆粒大小會影響PL峰值高低,我們推測可能由於三角形與缺角三角形上鈣鈦礦顆粒大小差異而影響PL峰值,但仍需進一步實驗確認。以450 nm藍光雷射照射鈣鈦礦/二硫化鉬結構,其中二硫化鉬從單層至6層,發現二硫化鉬PL峰值幾乎沒有變化,但峰值強度有減少的現象。
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    鈣鈦礦與鐵磁層交互作用與磁阻元件製作
    (2021) 吳柄村; Wu, Bing-Tsun
    在先前的研究中,我們發現在FePd薄膜上成長的MAPbBr3會是離散圓盤狀的鈣鈦礦,對於製作元件來說這會導致裸露的FePd薄膜讓電子直接短路,於是在本研究中我們利用了氧化鋁(AlOx)作為插層,在鈣鈦礦MAPbBr3與鐵磁層Co和Fe中間插入AlOx薄膜,成功成長出連續性且均勻的MAPbBr3薄膜,根據原子力顯微鏡顯示其粗糙度約為15 nm,磁光柯爾顯微鏡的結果也顯示出旋塗上MAPbBr3薄膜不會對下方鐵磁層磁性有所影響。在近期的研究顯示出CsPbBr3相對於MAPbBr3具有較高的熱穩定性,且我們發現CsPbBr3旋塗於金屬層上為連續均勻的薄膜。根據上述的結果,鈣鈦礦CsPbBr3可能具有高的應用潛力。因此我們對於CsPbBr3與鐵磁層的交互作用進行研究。我們在方格陣列Co薄膜厚度分別為6 nm、10 nm、12 nm與16 nm旋塗上CsPbBr3,此四種樣品在旋塗CsPbBr3前後的矯頑場均無改變,接著觀察到6 nm與10 nm樣品的矯頑場會隨著第一次雷射光照射的時間有逐漸降低的趨勢,其中10 nm的樣品在照射24分鐘後會量測不到磁性,然後在關閉雷射後放置一小時並再次照光30分鐘後,此時的矯頑場會提升至74.5 Oe,而12 nm與16 nm的樣品則有相反的現象,在雷射光照射下,樣品的矯頑場會隨著雷射照射時間有逐漸增加的趨勢,其中12 nm的樣品在照射28分鐘後會量測不到磁性,而在關閉雷射一段時間後矯頑場會提升至150 Oe,從結果也能發現當雷射光照射時,如果矯頑場有變化且磁性還能被量測到的樣品,在放置一段時間後,矯頑場並不會有回復的特性,根據原子力顯微鏡也能觀察到當給予兩次30分鐘的雷射照光時,粗糙度會從17.9 nm提升至22 nm與27.6 nm。因此,我們推測藍光雷射的照射會改變CsPbBr3的特性,同時也會改變下方的磁性金屬層。
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    金屬(Rh, Ni)附載於不同載體(CeO2, BZDy)對乙醇氧化蒸氣重組反應影響
    (2016) 林新茹; Lin, Shin-Ru
    本篇論文利用銠(10 wt% Rh)及鎳(30 wt% Ni)金屬分別附載於具有氧空缺之氧化鈰(CeO2)及具有親水性之鋯酸鋇摻雜鏑(Dy-doped BaZrO3, BZDy),於300℃環境下進行乙醇氧化蒸氣重組反應,探討氧氣量多寡以及乙醇及水比例不同對催化劑之影響。實驗以PVP法及含浸法合成顆粒狀及粉末狀催化劑,進行物化性質鑑定以及催化反應活性。催化劑之晶相以及確認金屬存在、含量鑑定、還原性質、表面物種組成分別利用X光粉末繞射儀(XRD)、能量散射光譜(EDX)、程序升溫還原反應(TPR)、X光光電子能譜儀(XPS)鑑定以及利用原位漫反射紅外線傅立葉轉換光譜(in situ DRIFTS)推測反應路徑及中間產物。在實驗結果中,隨著氧氣量以及乙醇及水比例增加,提升乙醇轉換效率,乙醛選擇率下降並有助於氫氣生成,在過高氧氣條件下促進二氧化碳生成以及氫氣減少形成水。從四個催化劑(Rh,Ni)/(CeO2,BZDy)可以發現,銠及鎳金屬皆具有斷乙醇C-C鍵之特性並生成氫氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳。除此之外,鎳金屬可以斷來自水的OH鍵促使氫氣產率提升,並具有含碳溶解性,因此生成之碳氫產物與氫氣反應生成甲烷,具有較高之甲烷選擇率。以具有親氧性之氧化鈰以及親水性之鋯酸鋇摻雜鏑為載體之催化劑在高氧化境下皆具有高氫氣產率。最後,鎳金屬催化劑在乙醇比水1:7時,C/O ratio為0.8之條件下,有最好的氫氣產率140%。