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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    1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶引發臺灣葉鼻蝠腦組織的神經損傷
    (2019) 吳婉溱; Wu, Wan-Jhen
    帕金森氏症 (Parkinson’s disease)是一種影響運動的神經退行性疾病,臨床表現包括顫抖、肌肉僵直以及步態遲緩,病理特徵是中腦黑質組織內多巴胺神經細胞的退化及死亡。過去帕金森氏症動物模式常採用腹腔注射1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶 (MPTP),導致帕金森氏症疾病模式。MPTP是一種親脂性的原毒素,以腹腔注射後即迅速穿過血腦屏障。一旦進入大腦,MPTP被星形膠質細胞攝取並通過單胺氧化酶-B (MAO-B)轉化為中間體1-甲基-4-苯基-2,3-二氫吡啶鎓 (MPDP)。然後再通過紋狀體神經元多巴胺D1接受器的蛋白將MPDP傳入紋狀體神經元。多巴胺神經元中的細胞質MPP抑制線粒體電子傳遞鏈的複合物I +然後將+快速且自發地氧化成毒性部分1-甲基-4-苯基吡啶鎓 (MPP + ; Chiba,Trevor,&Castagnoli,1984)。之後,MPP + +並導致ATP耗盡和氧化應激增加。出於這個原因,MPP +還選擇性地殺死多巴胺神經元 (Oxidative Stress and Neurodegenerative Disorders, 2007)。本論文選擇臺灣葉鼻蝠作為動物模式,腹腔連續注射MPTP一週後,利用免疫組織化學與西方墨點法分析蝙蝠中腦黑質與大腦基底核周邊的神經組織,檢視是否有類似帕金森氏症的表現。實驗結果顯示,中腦黑質神經細胞內合成多巴胺的相關酵素-芳香族L-胺基酸脫羧酶(AADC)表達減少;而且黑質神經細胞內發炎作用相關蛋白腫瘤壞死因子-α (TNF-α)、氧化壓力相關蛋白-3-硝基酪氨酸 (3-NT)及細胞凋亡相關蛋白-細胞淋巴瘤聯結X蛋白(BAX)、半胱天冬酶原3 (Caspase 3)表達增強;而黑質神經細胞內抗氧化壓力相關蛋白-超氧化物歧化酶 2 (SOD 2)與抗細胞凋亡相關蛋白-細胞淋巴瘤蛋白-2 (Bcl-2)表達降低;此外,基底核內紋狀體神經細胞多巴胺D1接受器蛋白表達減少。綜合上述研究結果,本論文實驗初步證實MPTP處理的回聲定位,蝙蝠確實會因為MPTP誘發黑質神經細胞產生發炎反應、氧化壓力、以及細胞凋亡,進而導致腦內黑質神經細胞損傷。由於MPTP實驗處理會使得回聲定位蝙蝠產生運動失調,此現象類似帕金森氏症病徵,這結果說明利用MPTP處理回聲定位蝙蝠的動物模式,未來應該可以作為探討帕金森氏症相關研究的新穎實驗動物平台。
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    線上濃縮技術在非水相毛細管電泳與毛細管電泳/表面增強拉曼法上的應用
    (2007) 蔡志鑫; Chih-Hsin Tsai
    本研究成功的發展了三種新的毛細管電泳分析技術。首先是成功的開拓了LED (發光二極體)在毛細管電泳分析領域的適用性。這是以市售紫光LED (405 nm) 為螢光激發光源,對血壓平(reserpine)及衍生物進行螢光偵測。使用CZE-stacking濃縮技術偵測極限可達1.6 × 10-8 M。若使用sweeping-MEKC (微胞掃集法)及CSEI-sweep-MEKC (陽離子選擇完全注射掃集MEKC法)濃縮技術時,其偵測極限分別可以達到2.1 × 10-9 M及2.1 × 10-10 M。另外藉由NDA (naphthalene-2,3-dicarboxaldehyde)做為螢光標識試劑,與多巴胺進行衍生反應以後,以螢光偵測結合MEKC及sweeping-MEKC濃縮技術進行測量,其偵測極限可達6.3 × 10-6 M及3.0 × 10-8 M。 其次,本研究首先發展以低溫-非水相毛細管電泳的新方法。對其光學異構物±3,4-methylenedioxymethamphetamine (±3,4-MDMA)可以獲得良好的分離效果。本文詳細探討各種最佳的電泳條件,包括使用各種不同的低溫槽及毛細管內最佳化的高導電度的緩衝溶液。在CZE模式下偵測極限可以達到4.7 × 10-6 M,再結合低溫/非水相堆積線上濃縮技術(LTB/NACZE-stacking),偵測極限更可以達到5.0 × 10-9 M。此外為了增加樣品進樣量以及能夠有更窄的樣品區帶,在樣品區帶和電泳背景溶液之間加入一段高導區帶,造成溶液之間有不同的導電梯度,使得樣品進樣量相對增加。利用這些技術,亦成功的應用在真實樣品3,4-MDMA的分析上。 最後,本研究對於非螢光性物質的偵測,亦成功的發展出新的方法。傳統上毛細管電泳法對非螢光性物質的偵測方法不外乎使用間接法,或是將非螢光性物質加以螢光衍生劑衍生後加以偵測。本研究選用非螢光性物質孔雀石綠為測試樣品,並以波長532 nm 雷射(Nd:YAG的第二倍頻波)為拉曼激發光源。在孔雀石綠定量分析上,以單光器(有效寬度0.4 nm)以及拉曼波數1616 cm-1作為收光範圍。 在毛細電泳/共振拉曼的模式下,孔雀石綠在CZE和MEKC模式下的偵測極限為1.6 × 10-5 M 和 1.1 × 10-5 M。當結合線上濃縮技術stacking及sweeping時,偵測極限可以達到3.4 × 10-7 M和5.3 × 10-9 M。而在毛細電泳/表面增強拉曼模式下,再結合線上濃縮技術stacking及sweeping,偵測極限甚至可以分別高達到4.4 × 10-8 M和1.1 × 10-9 M。本方法亦有效的應用在真實樣品的偵測上。
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    旋轉異構物3,4-二氟苯酚及2,5-二氟苯酚之質量解析臨界游離光譜研究
    (2014) 蔡青妘; Ching Yun Tsai
    本實驗使用單色共振雙光子游離光譜術、雙色共振雙光子游離光譜術以及質量解析臨界游離光譜術來探討3,4-二氟苯酚以及2,5-二氟苯酚的分子特性,並且利用上述的光譜術去獲得此分子的第一電子激發態能量、游離能以及經由第一電子激發態和離子態的振動光譜。因為3,4-二氟苯酚以及2,5-二氟苯酚這兩個分子皆具有兩種不同的旋轉異構物,分別為順式3,4-二氟苯酚和反式3,4-二氟苯酚以及順式2,5-二氟苯酚和反式2,5-二氟苯酚。順式3,4-二氟苯酚和反式3,4-二氟苯酚所獲得的躍遷能和游離能分別是35 486 ± 2和35 704 ± 2 cm-1以及70 016 ± 5 和70 203 ± 5 cm-1;而順式2,5-二氟苯酚和反式2,5-二氟苯酚的躍遷能和游離能分別為36 448 ± 2和36 743 ± 2 cm-1以及71 164 ± 5和71 476 ± 5 cm-1。我們可以觀察到在反式結構中,其躍遷能和游離能都略高於順式的結構。經由光譜分析所獲得的結果顯示出造成此結果的原因為平面運動苯環的變形和取代基彼此互相作用有關。綜合三種光譜術所獲得的光譜分析,可得到一個結論,在順式和反式的旋轉異構物中,不管是利用在電子激發的中性物種或是在陽離子基態,其分子的幾何形狀和振動座標都是相似的。
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    三取代基苯衍生物3,5-二氟苯酚之第一電子激態暨離子態振動光譜
    (2016) 彭威智; Peng, Wei-Chih
    本論文研究著重於探討3,5二氟苯酚的特性,所使用的實驗技術包括單色共振雙光子游離(1C-R2PI)光譜術、雙色共振雙光子游離(2C-R2PI)光譜術和質量臨界游離(MATI)光譜術,利用以上技術可得知分子的第一電子激發能量、絕熱游離能和電子激發態與離子態分子振動光譜。本次的實驗,我們使用單光共振雙光子游離術精準地測量出3,5二氟苯酚的第一激發態能量為 37 614 ± 2 cm-1 且第一激發態的分子振動光譜訊雜比非常良好,可以很明顯地分辨出是否為真實訊號及雜訊。擁有完整的第一激發態資訊後我們利用質量臨界游離光譜術以S100、S110b1、S19b1為中間態得到準確的絕熱游離能 72 468 ± 5 cm-1 以及離子態分子振動光譜。而在數據分析上,我們參考Varsanyi所著的Assignments for Vibrational Spectra of Seven Hundred Benzene Derivatives書中所列的實驗數據再搭配理論計算所得的結果做譜線標定。相較於實驗室之前所測量的二氟苯酚的位置同分異構物, 3,5-二氟苯酚的第一激發能與游離能都為最高。除了電子躍遷能和電子激發態與離子態分子振動的討論之外,我們也會利用量子化學計算探討3,5-二氟苯酚在基態(S0)、第一激發態(S1)與游離態(D0)時的結構變化,發現在電子躍遷時苯環的結構發生改變,此結果與實驗所見到的現象符合。