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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    微型氣相層析儀
    (2013) 簡日昇; Rih-Sheng Jian
    本研究以結合微機電與非微機電技術,開發一部能夠快速分析環境中複雜揮發性有機物的微型氣相層析儀,本研究之主要工作包含:(一) 利用微機電製程之關鍵元件:多段式微前濃縮晶片、微層析晶片以及奈米金-阻抗式感測器,搭配小型氣體幫浦與小型電磁閥,組裝整合出第一代之微小化氣相層析系統,以抽取周圍空氣,並透過除水分子篩與活性碳過濾水氣及背景有機物後,作為系統的載流氣體,不需使用氣體鋼瓶,達到儀器較小體積與輕量化並適合長時間的操作。結果顯示,7種有機氣體可在2分鐘內達到有效分離並由奈米金-阻抗式偵測器偵測之,其儀器偵測下限可達2.6 ng (n-octane)。 (二) 將第一代儀器調整關鍵元件並重新設計,使用多柱狀陣列微前濃縮晶片內含燒結碳膜作為吸附質更換原有之多段式微前濃縮晶片,以及用光游離偵測器取代奈米金-阻抗式偵測器,使整體系統穩定度提高,全系統體積最小達到20 × 10 × 6 cm之第二代原型儀器。6種有機氣體可在2分鐘內達到有效分離並由光游離偵測器偵測之,其儀器偵測下限可達10 ppb (m-xylene)於1.0 L採樣體積。 (三) 本階段開發一部高可靠度之應用型微型氣相層析儀,並以非微機電方式製作高流量採樣模組、快速溫控之毛細管層析分離模組、光游離偵測器,內嵌入式一部平板電腦,功能整合出第三代微型氣相層析儀,實驗結果顯示,隨著快速溫控程式該儀器可在2分鐘內有效分析10種有機化合物,儀器偵測下限值達0.02到 0.36 ppb於1.0 L採樣體積,儀器在超過24小時連續操作下,積分面積相對標準偏差值介於2.2 % (benzene, n=120)到5 % (m-xylene, n=120),且該原型儀器可手持式獨立操作,不需要外接電腦進行控制。 (四) 此原型儀器應用於鄰近工業區之學校與半導體無塵室內,進行現場有機氣體之即時分析,搭配不鏽鋼採樣筒之美國環保署TO-15標準分析方法,採樣結果藉由氣相層析質譜儀進行分析,以提供分析比對。結果顯示,個別分析出的有機化合物可呈現出濃度隨著時間變化之趨勢,學校內濃度範圍介於0.1到4.8 ppb,而無塵室內濃度範圍介於0.3到20 ppb,此數據可提供作為暴露於有機氣體汙染之健康評估;隨著呈現出的實驗結果,此微型氣相層析儀原型儀器證實可應用於有機氣體快速分析與現場環境監測。
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    應用可攜式GC-FID連續分析監測大氣環境甲烷及工業區VOCs之研究
    (2019) 朱俊安; Chu, Chun-An
    在工業快速的發展下,環境汙染的問題逐漸的受到關注,其中揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)常常存在於工廠或是工業區甚至出現在我們所居住的城市中,同時也是光化學反應中二次有機氣溶膠(Secondary Organic Aerosol, SOA)之前驅物亦是生成臭氧(O3)及PM2.5過程的汙染物之一,然而除了境外汙染源的因素外,該如何確認及控管國內的揮發性有機化合物之排放並降低其對人民及勞工健康影響的課題是非常重要且刻不容緩的。 本實驗室開發的可攜式氣相層析儀(portable GC-FID)結合了三段式吸附劑前濃縮管裝置之方法且成功應用於台南市的工業園區之揮發性有機化合物連續監測,本研究所訂定的目標揮發性有機化合物為台南市環保局所提供的14種揮發性有機化合物以及甲烷,而環保局所提供的14種揮發性有機化合物中常常使用於化學製程、半導體科技產業等或汽機車尾氣排放等移動性污染源當中,並結合當地附近之空氣品質測站之氣象資料及後續的統計分析可以幫助分析人員初步判斷汙染的來源,在進行44小時連續監測的結果顯示其揮發性有機化合物濃度介於0.5 ~ 34.8 ppb,甲烷則介於3.2 ~ 5.3 ppm,然而,這些偵測濃度遠低於現行標準規範,希望在未來能進行更長時間之連續監測,可以快速獲得大量環境分析數據,接著利用統計分析輔助判斷可能的汙染源,並找出相對應的產業作為管理空氣污染的參考。另外該方法也可以提醒該環境下的人民或工作人員是否處於高濃度汙染風險環境中。現行法規中雖然已明確規定許多固定汙染源的空氣汙染物之排放標準,但甲烷以及乙苯目前尚未明確的規範。
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    攜帶式氣相層析儀在化學工業與周界環境之揮發性有機氣體檢測應用
    (2018) 周家麒; Chou, Chia-Chi
      近年來工業快速發展,環境污染事件層出不窮進而增加國人在健康上的隱憂,揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是在大多數城市環境中普遍存在的主要污染物之一,同時也是光化學反應中的二次污染物之前驅物,因此,如何確認與控管揮發性有機化合物之排放來源,並降低其危害影響是當前重要課題。   本研究致力於將可攜式氣相層析儀 µGC-FID 及 µGC-PID,分別應用在偵測南部工業區及周界環境,µGC-FID 用於偵測台南市政府環境保護局所建議常用的十六種揮發性有機化合物,這些出現在半導體科技與化學產業製程中以及汽機車尾氣排放之污染物當中,除了甲烷、乙苯沒有列入現行法規之內,丙烯醛的偵測下限則是高於容許濃度 0.1 ppm,其餘十三種已達法規所需偵測濃度,而十六種化合物偵測極限範圍介於 0.05 至 0.77 ppm 之間。   而 µGC-PID 則是結合前濃縮裝置,已成功在高雄楠梓加工出口區周界環境進行實地測量,目前已定性出九種揮發性有機化合物,採樣結果濃度皆介在個位數到百位數ppb範圍之內,並且結合氣象資訊及相關性分析,可初步評估污染物來源主要來自於工業區排放,次要則是來自於汽機車尾氣排放,結果顯示,甲基丙烯酸甲酯、乙苯、鄰二甲苯、丁酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯、苯、甲苯及對/間二甲苯等濃度分別在3.9、2.2、7.1、7.6、49.7 ppb之內、4.2 ~ 146.3 ppb、3.3 ~ 5.2 ppb、3.1 ~ 42.1 ppb 及 4.2 ~ 7.9 ppb 之間,然而,這些偵測濃度遠低於現行標準規範,在未來可進行更長時間即時分析,快速累積大量環境分析數據,並且結合統計分析更深入了解污染來源,找出相對應的產業可作為管理空污的參考,使得能夠達到維護大氣環境之外,更能保障工業區內作業人員以及周圍居民的健康。
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    微型氣相層析儀應用於揮發性有機氣體之現場即時分析研究
    (2015) 王澤諭; Wang, Tse-Yu
    本研究將已經開發完成的微型氣相層析儀應用於半導體無塵室以及工業區鄰近鄉鎮地區8個採樣點,同時與國立臺灣大學職業工業安全與職業衛生系合作將儀器架設於車上成為可移動式監測站。利用微型氣相層析儀進行現場有機氣體之即時連續分析並於半導體無塵室時利用不鏽鋼採樣筒採樣8個小時,於鄉鎮地區8個採樣點使用不鏽鋼採樣筒以及吸附管並且採樣1天後送至工業技術研究院以氣相層析質譜儀分析進行定性及定量,並提供比對。 本研究結果顯示,微型氣相層析儀分析出的有機化合物可呈現濃度隨時間變化之趨勢,在無塵室的部份,我們分離出六種有機氣體,濃度0.8 ppb到343.9 ppb,在鄉鎮地區監測部分,我們選擇了五種重要氣體做分析,濃度0.05 ppb到8.2 ppb,透過微型氣相層析儀於短時間可以分析大量的數據並提供人員作統計分析,協助追溯其氣體原因。