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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    官能化聚苯胺薄膜之彈性、摩潤以及結構性質關聯性之研究
    (2021) 江晞賢; Chiang, Hsi-Hsien
    我們利用了原子力顯微鏡研究「正丁硫醇官能化的聚苯胺」,針對聚苯胺薄膜的分子排列有序程度與其彈性模量和摩擦特性的關係進行探討。我們使用攪拌聚苯胺溶液的方式來控制聚苯胺薄膜之分子排列的有序程度,並每攪拌24小時抽取出聚苯胺溶液滴製在基板上以製成聚苯胺薄膜以供研究。聚苯胺長鏈分子在溶液中很容易自我糾纏成團,而攪拌時溶液中所產生的剪切力則可以將自我糾纏的聚苯胺分子拉展開來。因此,在我們滴製聚苯胺薄膜樣品的過程中,已伸展開的長鏈聚苯胺分子便更能在溶劑揮發的時候,自行排列成有秩序的結構。我們也利用了「X光繞射」和「掃描電子顯微鏡」確認了聚苯胺薄膜的分子排列結構,並確定了聚苯胺薄膜在攪拌時間為72小時的時候,具有最有秩序的分子排列結構。隨後,我們使用原子力顯微鏡的「峰值力定量奈米力學應用模式」和「側向力顯微術」測量了聚苯胺薄膜的表面形貌、彈性模量、吸附力變化以及樣品與探針間的動摩擦係數。我們發現,分子排列結構越有秩序的聚苯胺薄膜,其彈性模量越大且動摩擦係數越小。這是因為彈性模量較大的聚苯胺薄膜,其分子排列結構較為緻密,因此當原子力顯微鏡的探針施壓在其表面時所產生的形變程度便較小、對探針所產生的能量耗散也較小,進而導致側向力顯微術測量出較小的動摩擦係數。反之,彈性模量較小也就是較軟的聚苯胺薄膜,其所被測量出的動摩擦係數則較大。綜觀所究,我們成功證實可以利用「調整攪拌時間」的方式控制聚苯胺薄膜結構分子排列的有序程度,進而調控聚苯胺薄膜的彈性及摩擦性質。
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    奈米級紅熒烯/鈷薄膜的物理特性研究
    (2019) 周彥維; Jhou, Yan-Wei
    近期可撓式電子產品日益增加,且有機半導體材料具有由於低成本,且易於低溫製程,所以引起了很多關注,其中紅熒烯是具有高載子移動率的有機半導體。本研究中第一部分為紅熒烯奈米級雙層結構研究。X光反射率實驗與擬合,其中紅熒烯薄膜出現雙層模型特性,同時可定出紅熒烯表層的厚度為2.7±0.2奈米,且表層的散射密度長度數值低於下層塊材。紅熒烯厚度增加時,可以觀察到紅熒烯的表面形貌變化,從小顆粒轉變成大顆粒的奈米域(nano domain)。透過X光繞射實驗中,得知紅熒烯薄膜中具有相位分離的分層現象,代表紅熒烯薄膜中具有非單一晶相的奈米域,其中表層具有兩種次要結構,且下層塊材會有另一主要結構。不同厚度下紅熒烯薄膜彈性模量實驗,也可觀察到紅熒烯薄膜具有雙層模型特性趨勢,而後結合雙層模型彈性模量理論進行擬合時,可得知紅熒烯薄膜中表層與下層塊材間彈性模量等。四點探針電性測量時,紅熒烯薄中的雙層性質可用於表現在它的電阻行為,其中觀察到界面粗糙度對傳導電子的傳輸路徑敏感,該訊息對於有機半導體在可撓式面板中的未來應用是具有相當價值。 第二部分的研究為鈷與紅熒烯在矽(100)上形成複合性薄膜的表面與磁性的研究,實驗中嘗試鈷與紅熒烯的比例為1:0.33、1:0.5、1:1。而複合薄膜成長時會傾向層狀方式成長,上層主要為紅熒烯,下層主要為鈷-紅熒烯。當複合薄膜厚度較厚時,其中足夠量的紅熒烯會形成界面活性劑,降低薄膜與矽(100)基板間界面的交互作用,使薄膜表面會非常平坦,且此時樣品的矯頑力較低,當複合薄膜厚度較薄時,表面會有殘留一些鈷的顆粒,薄膜表面較粗糙,其中粗糙的表面代表薄膜中有許多的缺陷,才會使磁化翻轉時矯頑力較大。在鈷與紅熒烯複合薄膜中,當提升紅熒烯薄膜的量時,讓複合薄膜中的鈷與紅熒烯的界面增加,且增加紅熒烯的界面活性劑作用機會,進而提升複合薄膜的品質。 第三部分的研究為紅熒烯插層在鈷/矽(100)的表面與結構對磁性影響的研究。在鈷/矽(100)中會形成奈米鈷晶粒,在插層紅熒烯薄膜之後,紅熒烯會向上層的鈷擴散,讓鈷偏向形成非特殊晶相的膜,並且矯頑力的降低歸因於磁性材料中的缺陷密度下降。而在矯頑力數值附近的鈷/矽(100)柯爾顯微鏡圖像,觀察到在暗圖像中具有一些隨機分佈的缺陷,通過增加外加磁場,缺陷並不會在不同的磁場下移動,並且作為磁域壁運動的釘扎點,通過對鈷/紅熒烯/矽(100)的缺陷密度和矯頑力分析,進而得知樣品中鈷薄膜的磁域會以一維彎曲模型進行磁化翻轉,且缺陷與磁域壁為較強的交互作用。此研究主要透過磁光柯爾顯微鏡直接觀察到薄膜中的缺陷並定量出薄膜中的缺陷密度,如果此技術更加成熟,可以提供給磁性材料一個快速篩檢缺陷的方式。透過紅熒烯界面活性劑效應,改變薄膜中的缺陷,最後影響到薄膜中的磁特性,如果未來能結合薄膜彈性模量的研究,可以提供在可撓式有機磁性面板的開發。