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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    十六族碲三鐵羰基化合物與銅(I)及含氮異環碳烯或咪唑試劑之團簇化合物合成及其催化反應與混合十五族鉍與十六族硒之團簇化合物其反應性、電化學、電子吸收光譜與理論計算探討
    (2012) 簡立慈; Li-Tzu Chien
    Te-Fe-Cu-L (L = NHC or N-alkyl imidazole) 系統 利用 [TeFe3(CO)9]2─、[Cu(MeCN)4][BF4] 和 1-methylimidazole (MeIm) 或在其骨架上修飾有苯環之 1-methylbenzimidazole (MeBzIm) 以 1: 1: 1 或 1: 2: 2 之莫耳比反應,可獲得一系列以咪唑為配基之碲三鐵羰基含銅 (I) 團簇化合物 [TeFe3(CO)9Cu(MeIm)]─ (1)、[TeFe3(CO)9Cu2(MeIm)2] (2)、[TeFe3(CO)9Cu(MeBzIm)]─ (3)、[TeFe3(CO)9Cu2(MeBzIm)2] (4)、[(TeFe3(CO)9Cu)2(BzIm)]3─ (7),另合成結構相似但以氮異環碳烯為配基之化合物 [TeFe3(CO)9Cu2(Me2Im)2] (6)、[TeFe3(CO)9Cu2(Me2BzIm)2] (8)。本研究以電化學、電子吸收光譜等方法,來探究氮異環碳烯配基和咪唑配基以不同之模式鍵結以及於配基上修飾苯環與否,對金屬團簇化合物所造成之影響及兩者間之差異,並搭配 DFT 理論計算加以驗證。進而對此一系列化合物於同耦合催化反應做一比較。 E-Fe-Bi (E = Se, Te) 系統 當含十五/十六族之金字塔構型化合物 [SeBiFe3(CO)9]─ (1a) 於 MeCN 中進行加熱反應,可生成新穎之四面體化合物 [SeBiFe2(CO)6]─ (2a)。而與 2a 相同構型之化合物 [TeBiFe2(CO)6]─ (2b) 則可由 [TeBiFe3(CO)9]─ (1b) 和一當量 NaBiO3 於 MeCN 下加熱約 24 小時獲得。而當 1a 和另一氧化試劑 K2SeO3 以莫耳比 1: 1於 MeCN/MeOH下反應,則可生成以 4-Bi 連接雙蝴蝶結構 Se2Fe2(CO)6 之新穎化合物 [Bi(Se2Fe2(CO)6)2] (3)。此外,化合物 1a 可和 Ru3(CO)12 以 2: 1 之莫耳比反應生成混合主族、混合金屬之八面體化合物 [SeBiFeRu3(CO)11]─ (4)。除反應性探討外,也將過去一系列同核之 [E2Fe2(CO)6]、[E2Fe3(CO)9] (E = Se, Te) 和其等電子結構之異核化合物 [EBiFe2(CO)6]─ (E = Se, 2a; Te, 2b)、[EBiFe3(CO)9]─ (E = Se, 1a; Te, 1b),以及相同八面體結構之化合物 [ERu5(CO)14]2─ (E = Se, Te) 和 [SeBiFeRu3(CO)11]─ (3)、[TeBiRu4(CO)11]─ 做平行比較,並藉由電化學、電子吸收光譜等方法分析探討引入混合主族對其整體化合物造成之影響及 Bi 所扮演之角色,並藉由 DFT 以及 TDDFT 對其電子結構、紫外-可見光光譜之電子躍遷組成進行分析與討論。
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    含十六族元素(硫、硒、碲)與過渡金屬(鉻、錳、鐵)之團簇化合物的合成與反應探討以及化性與物性研究
    (2013) 詹昂; Ang Chan
    E–Cr (E = S, Se)系統 取硫粉末或是 SeO2 與 Cr(CO)6 於80 ~ 85 oC 下以2:3的比例在鹼性甲醇溶液中,加熱反應可得雙三角錐結構的 [HE2Cr3(CO)9]3– (E = S, 1a; Se, 1b),有趣的是當 1a 或 1b 在 – 40oC 低溫且充滿 CO 的環境下,加入兩當量的醋酸,可分別得到 [E2Cr3(CO)10]2– (E = S, 1a; Se, 1b) 伴隨著氫氣的產生。進一步我們將 2a 和 2b 分別與兩當量的 KOH 溶於MeCN/MeOH中並加熱至80 oC ,可逆反應生成 1a 和 1b。另一方面Na2S 和Cr(CO)6 於90 oC下以莫耳比2: 3在甲醇溶液中反應36小時,可得化合物 2a,並有效的提生產率由20 %至54 %。 此外我們將1a 分別與有機鹵化物 RX (R = PhCH2,X = Br;R = Ph,X = I) 反應可得到化合物 [S4Cr5(CO)14]3– (3),並伴隨著 Toluene 以及 Benzene的生成,相同地,1b 和 PhCH2Br 反應也可得到有機產物 Toluene,但與 PhI卻無反應發生。同時藉由理論計算對一系列化合物之電子結構、電化學進行分析與討論。 E–Mn–Fe (E = Se, Te)系統 取適量 E (E = Se、Te) powder 與 Mn2(CO)10 和 Fe(CO)5 及 [PPN]Cl 於75 oC下以莫耳比2: 1: 1: 1在1.66M KOH 甲醇溶液中反應,可得混和 Mn─Fe 的四角錐金屬團簇物 [E2Mn2Fe(CO)9]2– (E = Se, 1; Te, 2),有鑑於 X-ray 上無法分辨錳和鐵原子,因此利用密度泛函數理論 (Density Fuctional Theory) 進行分子的紅外線光譜模擬,證實此四角錐之底部四邊形是由 E2Mn2 以對位的形式構成,頂端蓋接 Fe(CO)3 片段。 再者,將四角錐錯合物1 分別與一當量 Fe(CO)5 和 Mn2(CO)10與適量 KOH 溶於 CH2Cl2/MeOH 下進行擴核反應,可得到不同金屬比例的八面體形結構化合物 [Se2Fe2Mn2(CO)11]2– (3) 和 [Se2FeMn3(CO)11]2– (4) 。化合物4亦可由 [Se2Mn3(CO)9]– 於冰浴下與一當量 [HFe(CO)4]– 進行擴核反應得到。進一步藉由理論計算對一系列混和錳鐵化合物之電子結構以及電化學進行分析與討論。 E–Cr–Fe (E =S, Se, Te)系統 取適量 S powder與 Cr(CO)6 和 Fe(CO)5 及 [PPN]Cl 於85 oC下以莫耳比1: 1: 1: 2 於2 M KOH 的甲醇溶液中反應,可得到主族為硫且混和鉻和鐵的八面體結構化合物 [S2Cr2Fe2(CO)12]2– (1)。將主族改變為硒,並將莫耳比改為1: 1: 1: 2,可得到一混和鉻鐵團簇化合物 [Se2CrFe3(CO)11]2– (2),根據 X-ray 單晶繞射分析顯示1和2均為八面體構形且E (E = S, Se) 原子分別蓋接在 M4 (M = Cr or Fe) 金屬環上方以及下方,但若將主族改變為碲,而莫耳比改為2: 1: 2: 2,卻得 arachano 錯合物 [Te2CrFe2(CO)10]2– (3),X-ray 單晶繞射分析顯示結構 3 底部為一蝴蝶構形的Te2Fe2(CO)9,再由一Cr(CO)4 片段橋接在Te2 上。進一步我們將化合物 2 於80 oC 1 M KOH的甲醇及乙氰溶液中反應可得到雙三角錐化合物 [Se2Cr2Fe(CO)9]2– (4). 並藉由理論計算對一系列混和鉻鐵化合物之電子結構以及電化學進行分析與討論。 關鍵字: 16 族元素、團簇化合物、錳、鉻、鐵、氫氣、電化學。
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    含鉍之鉬金屬團簇化合物的離子交換反應及電化學探討與十四族(錫、鉛)元素與硫之鐵團簇化合物的合成暨電化學與電子吸收光譜探討
    (2013) 游翔竣
    1.Bi─Mo系統 以 [PPh4][BiMo3(CO)9(-OC2H4OMe)3Na] 為起始物,分別逐次滴加不等當量之金屬陽離子,利用紫外/可見光光譜觀察其陽離子能否進行交換,此外,為了觀察離子置換的能力,並藉由 1H-NMR 觀察 [PPh4][BiMo3(CO)9(-OC2H4OCH3)3Na] 與鹼金屬氯化物 (LiCl、KCl)、鹼土金屬氯化物 (MgCl2、CaCl2、SrCl2) 以及鋅族元素氯化物 (ZnCl2、CdCl2) 進行反應,利用產物之積分值計算平衡常數,再者,為了探討不同離子引入後的氧化還原行為,進一步偵測此系列化合物 [BiMo3(CO)9(- OC2H4OMe)3ML]─ (ML = Li、Na、Ca(OAc)、Cd(OAc)、CoCl、ZnCl) 以及 [BiMo3(CO)9(-OC2H4OMe)3ML] (ML = Sn、Ca(MeCN)2) 的電化學圖譜,並搭配理論計算加以佐證。 2.E─S─Fe系統 (E = Sn, Pb) 利用十四族鐵團簇化合物 [EFe3(CO)9]2─ 或 [EFe4(CO)16]2─ (E = Sn, 1a; Pb, 1b) 與硫粉在 MeOH 下進行反應可成功合成出混合 14 與 16 族之鐵團簇化合物 [ES2Fe4(CO)14]2─ (E = Sn, 2a; Pb, 2b) 。 根據 X-ray 構造解析,化合物 2a 和 2b 是由 [E{Fe(CO)4}2]2─ 片斷連接蝴蝶型結構 [S2Fe2(CO)6] 而成的團簇化合物。此外將團簇化合物 2a 和 2b 和起始物 [EFe4(CO)16]2─ (E = Sn, 1a; Pb, 1b) 進一步藉由電化學以及電子吸收光譜並搭配 DFT 理論計算,探討引入 S 對其化合物之影響及其主族所扮演之角色。