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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    多功能奈米銀光電性質應用於 單一材料複合有機氣體感測陣列之研製
    (2021) 林周廷; Lin, Chou-Ting
    本實驗分成三個部分進行有機氣體的感測:第一部分是於玻片上修飾奈米銀單層薄膜,比較單層奈米銀薄膜與外圍修飾C12-SH薄膜兩者的感測訊號。二是有機相MPC粒子Ag@C12的合成,作為阻抗式(CR)、局部表面電漿共振 (LSPR)感測。與第一部分不同的是將裝置微小化,利用市售感測器取代光譜儀並搭配設計電路將訊號有效放大,解決使用市售光譜儀的高成本問題。第三部分則以2-mercaptobenzothiazole (MBT) 進行部分取代,合成Ag@C12/MBT,可作為阻抗式、局部表面電漿共振、螢光、質量式複合陣列之氣體感測。過往的研究多以不同MPC材料構成單一感測陣列式,而此論文最大的不同是以單一MPC材料進行四種不同類型的感測。由實驗結果顯示,Ag@C12/MBT對於9種不同有機氣體選擇性均不同,因此可藉由不同感測類型來提升該材料對有機氣體的辨識度。
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    化學鍍法製備銅奈米島狀薄膜及其螢光增強特性分析
    (2020) 黃珮瑜; Huang,Pei-Yu
    金屬奈米粒子具有金屬螢光增強( Metal Enhanced Fluorescence, MEF )之特性,鄰近於金屬奈米粒子的螢光分子(距離小於20nm),會受到金屬奈米粒子表面增強電場的影響,進而增強或減弱螢光分子的螢光強度。目前關於金屬螢光增強的研究文獻大多著重於金與銀的奈米粒子,而銅奈米粒子由於其表面相對的容易氧化,故銅的表面電漿共振( Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR )相關的研究和應用並未受到太大的重視。本實驗室先前利用金的晶種修飾於玻璃基板後,順利的製備出銅奈米薄膜,但金的晶種增加了實驗成本,因此本研究改善了銅奈米島狀薄膜的製備方法,在不使用金的條件下先於玻璃基板上長出銅晶種,再以少量的銀離子進行賈凡尼置換反應( Galvanic replacement ),形成銅銀核殼晶種( Cu@Ag Seed ),最後以甲醛作為還原劑,順利成長出銅奈米島狀薄膜。為了解決銅奈米島狀薄膜氧化的問題,我們在薄膜上修飾硫醇,並利用碳酸氫鈉緩衝溶液抑制銅的氧化。為了進一步探討銅奈米島狀薄膜與螢光增強倍率的關係,本研究改變銅的生長時間並測試不同的硫醇表面修飾。結果發現銅薄膜的生長時間為4分鐘且以硫十一醇( 11-mercapto-1-undecanol,11-MUD )修飾薄膜表面時,能夠得到最高的螢光增強倍率達148倍。未來期許本實驗所備的銅奈米島狀薄膜能更進一步的應用到螢光增強的生物化學檢測技術中。
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    表面電漿共振效應在奈米金銀修飾二氧化矽球之光催化還原二氧化碳研究
    (2020) 陳思穎; Chen, Si-Ying
    由於大氣中的二氧化碳濃度持續升高,進而造成全球暖化和氣候變遷等問題,近年來科學家嘗試使用光催化或電催化等還原方法將二氧化碳轉變成可再利用的能源以解決大氣中二氧化碳過量的問題。本研究選用具有強表面電漿共振效應(LSPR)之金屬元素作為光催化的活性位點,例如金、銀等,進一步探討其對於二氧化碳的光催化還原反應效果。此外,金、銀等過渡金屬元素含有多電子的d軌域,可以幫助穩定CO雙鍵的中間態,提高多電子轉移的機會,進而產生各種多碳產物如乙醛、乙醇等。 為了研究表面電漿共振效應對於光催化反應的影響同時增加有效的催化面積,本研究使用二氧化矽球做為基材,主要是利用Stöber溶膠凝膠法合成,並於其表面生長金銀奈米島狀結構。最後透過還原金屬離子的方式將金屬島狀結構生長於矽球上,改變生長液中所添加的金屬前驅物的量,可以調整島狀結構的間隙大小,並更進一步探討其與光催化還原二氧化碳的關係。最後將乘載好金銀奈米島的粉末樣品照射類太陽光源並連接氣相層析儀可以了解到產物生成速率以及光催化效率和二氧化碳還原產物種類。從結果可知,在長上適量銀的二氧化矽球對乙醇選擇性為54%,乙醛選擇性為34%,且光催化效率是最好為0.0485﹪,但隨著銀的負載量提升,光子效率降低導致還原效率降至0.0295﹪,而觀察到銀奈米島可幫助光催化二氧化碳產物乙醇與乙醛之選擇性提升,之後或許可以使用較大尺寸的矽球使銀島長得更加均勻,增加產物的產率。
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    聚合物修飾奈米金殼之表面電漿共振氣體感測陣列的最佳化研究
    (2012) 周育瑋; Yu-Wei Chou
    本研究研發出一組局部表面電漿共振(localized surface plasmon resonance, LSPR)感測器陣列,藉由在奈米金殼粒子表面修飾具有不同官能基的聚合物來增強對於有機揮發性氣體(volatile organic compounds, VOCs)的化學選擇性。從即時光譜觀測LSPR變化的結果,可以得知經過表面修飾後的感測器對八種有機氣體均具有選擇性,此外仍能保有快速反應的特性,對不同氣體濃度進行偵測時也能獲得良好的線性關係。 為找出具有最佳氣體鑑別度的感測器陣列組合,本研究使用五種計算方法進行判斷,分別為:最大距離法、變異數法、最大面積法、F檢定(F-test)、Wilcoxon-Wilcox檢定(Wilcoxon-Wilcox test)。其中,由變異數法指出使用DB-1、PIB、PECH三種感測器的組合鑑別度較佳,而最大距離法與最大面積法則是以PEG、PIB、PECH的感測器組合鑑別度較佳;F檢定得出具有較佳鑑別度的組合分別為{PEG, PIB}、{PEG, PECH}、{PMMA, PECH}這三種,至於Wilcoxon-Wilcox檢定則為PEG、PIB與PEG、PECH這二種組合。經由上述判斷的過程,有助於從大量的感測數據中快速篩選出具有最佳鑑別度的感測器組合。
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    以化學法製備銅奈米薄膜及其螢光增強特性分析
    (2018) 蘇千華; Su, Chien-Hua
    金屬奈米粒子具有獨特的螢光增強特性,當螢光物質與金屬之間隔有一定距離時,螢光物質受到金屬奈米粒子電場影響,螢光物質會有較多的電子躍遷至激發態,之後回到基態的電子數也增多,進一步增強其放光量,此現象稱為金屬螢光增強(Metal Enhanced Fluorescence , MEF)。 此研究是以無電鍍的方式在水溶液中製備出銅薄膜,以乙醛酸(Glyoxylic acid solution)做為還原劑,並用硫醇修飾其表面,使銅片表面不易與空氣直接接觸,且在後面步驟中TEOS可以更易修飾上,在過去的文獻中發現,銅的局部表面電漿共振 (Localized Surface Plasmon Resonance , LSPR)未受到太大的重視,因為表面有氧化的問題,因此本實驗為了改善其問題,在銅片表面修飾上二氧化矽,且利用改變銅製備時間的長短,觀察螢光強度對銅厚度的結果,將本材料與對照組相比有明顯的染劑螢光強度增強,由此方法可增加整體的螢光增強極限,當銅片的厚度在100奈米左右時,對Streptavidin-IR800有最大的螢光增強,最大值接近60倍。