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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    鎂-鈣鋁榴石的高壓拉曼光譜與熱傳導性質研究
    (2022) 陳函郁; Chen, Han-Yu
    石榴子石(Garnet)是地球地殼、地函和隱沒板塊中可發現的重要礦物,其晶體結構可以容納多種化學元素,如鎂、鈣與鐵(Mg/Ca/Fe)。以輝橄岩(Pyrolite)地函模型為例,其石榴子石內的鎂鋁榴石(Pyrope, 簡稱Py)占比約75%、鈣鋁榴石(Grossular, 簡稱Gr)約為10%以及鐵鋁榴石(Almandine, 簡稱Alm)約15%;相較而言,隱沒板塊中所發現的石榴子石的Gr的佔比則更高。因此,本研究利用鑽石高壓對頂砧模擬地球內部壓力環境,並使用合成單晶Py40Gr60和Gr樣品進行本次實驗。拉曼光譜是用於鑑定礦物內化學鍵與研究其振動模式。先前的研究指出,在室溫室壓環境條件下,石榴子石內化學成分對其中Si-O鍵結與拉曼振動模式存在著密切相關性但對高壓下對其Si-O鍵結與拉曼光譜振動模式的影響仍不清楚。故本研究的主要目的是藉由樣品中的Mg/Ca含量,進而比對高壓下Py-Gr固溶體之拉曼光譜的影響,並從高壓拉曼光譜探索它們在高壓下可能的穩定區間。結果隨著壓力的增加,發現特徵峰在特定壓力下拉曼位移有多個不連續區間,其發生在~6、~9、~17和~35 GPa,此觀察是前人沒有觀測到的。本研究還結合時間域熱反射技術,探討Gr以及中間相成分Py40Gr60樣品在受壓過程中熱傳導率隨壓力的變化,以了解石榴子石中的Mg/Ca含量比在地球深部熱傳導率的影響。實驗結果發現,室溫室壓下Gr的熱傳導率在(110)與(100)兩個晶面方向上出現差異,在Gr (100)上測得的熱導率比在Gr (110)上測得的高約1.3倍,而在Py40Gr60樣品上則無觀測到此現象。實驗測得Gr在(110)與(100)兩個晶面的熱傳導率隨壓力上升異向性增加,Py40Gr60的熱傳導率則介於Gr兩個晶面的熱傳導率之間,並且沒有出現異向性。結合本研究實驗結果、地函與隱沒板塊礦物學模型,我們計算了地函與隱沒板塊的整體熱傳導率,計算結果指出在模擬地球熱傳導率上可將不同Mg/Ca含量成分的石榴子石視為相同礦物。
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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。