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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    以固相萃取搭配氣相層析質譜法確認罕見遺傳代謝疾病病人之尿液有機酸
    (2020) 翟永誠; Jair, Yung-Cheng
    代謝是維持人體各項生理機能得以順利運作的基礎,透過比對正常人與患者代謝物種類、濃度的差異,可以作為醫師搭配臨床症狀進行診斷之參考,這也是近年代謝體學蓬勃發展的原因。在遺傳代謝疾病的領域,無法被代謝或異常代謝的產物會在患者體內大量堆積,然而患者在早期通常不會出現明顯臨床症狀,且症狀則與多種疾病雷同,容易造成誤診。如吞嚥困難、肌肉張力異常也是小兒腦性麻痺常見的臨床症狀,嗜睡、嘔吐、抽筋、餵食困難則常見於新生兒敗血症、雷氏症候群。是故尿液有機酸之定性與定量尤為重要,透過了解遺傳代謝疾病患者與正常人檢體中四十四種有機酸濃度的差異,可盡早確診疾病項目、開始治療。然而尿液中具有大量且複雜的基質,建立一套有效避免基質干擾、保留待測物,並能夠穩定分析的方法,才能成為輔助診斷的利器。一般研究使用液相萃取搭配液相或氣相層析質譜儀,然而經過比對後發現各篇研究所得的正常範圍歧異相當大,是由於液相萃取容易因操作人員之差異與該實驗方法專一性不足。是故,本研究借重自動固相萃取裝置之穩定性與方法之專一性,經最佳化之沖提條件及反應條件,可以提供建立尿液中四十四種有機酸快速與準確的分析方法,並建立正常範圍作為輔助診斷之依據。
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    LabVIEW程式架構氣相層析譜峰模式辨識法對薰衣草精油之比對
    (2011) 吳昇鴻; Sheng-Hong Wu
    本實驗利用氣相層析質譜法(GC/MS),得到十六種市售薰衣草香精油層析圖譜,以常見的統計軟體SPSS(Statistical Product and Service Solutions)依照精油成份進行分類。先將層析圖譜中幾個重要成份的譜峰面積取出,分別為1,8桉油醇(1,8-cineol)、沈香醇(linalool)、樟腦(camphor)、龍腦(borneol)、4-松油烯醇(terpinen-4-ol)、α-松油醇(α-terpineol)、乙酸沉香酯(linalyl acetate)、乙酸薰衣草酯(lavandulyl acetate)。將得到的面積利用主成份分析法(Principal Comonents Analysis, PCA)以及群集分析法(Cluster Analysis)進行統計分類,結果各品牌精油有明顯分群,而越是聚集成一群的樣品代表樣品間的相似度越接近,且主成份分析法得到的分群結果與群集分析法得到的分群結果幾乎完全一樣,發現聚集在同群裡的香精油其價格和商譽皆優於分散群外的精油,表示這兩個方法可依照成份比例的不同確實分類各品牌的香精油。 接著利用LabVIEW(Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)開發出具有圖譜比對功能的程式,兩圖譜輸入後可得到一數值,此為彼此的相似度,將結果與主成份分析法以及群集分析法做比對,發現被前兩個分析法分在同一群內的樣品彼此相似度高,位於群外和群內的樣品彼此間相似度低,高價格樣品彼此相似度高,高價格與低價格彼此相似度低,這樣的結果和主成份分析法以及群集分析法非常相近。
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    阿達瑪轉換在氣相層析質譜儀上的應用
    (2008) 陳宏銘; Hung-Ming Chen
    本研究成功地將阿達瑪轉換技術應用在氣相層析質譜儀上。在氣相層析儀上改變進樣裝置,利用電磁閥控制空氣壓力進出,使其可達到多重進樣的效果。此進樣裝置可以根據阿達瑪序列準確地連續進樣,在此進樣模式下可獲得被編碼的層析圖。將此層析圖經由阿達瑪轉換後,可順利提高S/N值,且提高的倍數與理論上所得的理論值相接近。若以511或1023的矩陣進樣,更可提高S/N值約10倍。本實驗研究進樣壓力、進樣秒數、烘箱溫度等因素對於阿達瑪轉換的影響。兩種濫用藥物3,4-Methylenedioxy-N-methylamphetamine (3,4-MDMA)及N,N-dimethyltryptamine(DMT)則是本實驗的測試樣品。此外,本研究所發展的阿達瑪轉換—氣相層析質譜儀亦可應用於吸食毒品嫌犯尿液的檢測上。
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    一、利用電子激發態分子探測釕金屬修飾蛋白質內的長距離電子傳遞及檢測十二烷基硫酸鈉的濃度 二、七種台灣精油的化學組成及對大腸桿菌的抗菌效果
    (2016) 林柏成; Lin, Po-Chen
    本研究合成出釕金屬聯吡啶錯合物([Ru((CH3)2bpy)2(im)2]2+與[Ru((COO−)2bpy)2(im)2]2−),並將其修飾在細胞色素c (cyt c)上,再藉由閃光淬熄法來探測蛋白質內的電子傳遞。修飾上推電子取代基的[Ru((CH3)2bpy)2(im)2]2+與Ru(NH3)63+反應後,得到25.1%的激發態淬熄率和42.0%的三價釕金屬([RuIII( )2(im)2]3+)生成率;修飾上拉電子取代基的[Ru((COO−)2bpy)2(im)2]2−則有65.2%激發態淬熄率和19.6%的三價釕金屬生成率。同樣將釕金屬修飾蛋白質與Ru(NH3)63+反應,發現Ru((CH3)2bpy)2(im)(His33)-Fe2+-cyt c的分子內電子傳遞之量子產率是17.6%,而Ru((COO−)2bpy)2(im)(His33)-Fe2+-cyt c的分子內電子傳遞之量子產率則是11.9%。儘管反應驅動力預測Ru((COO−)2bpy)2(im)(His33)-Fe2+-cyt c有較大的量子產率,但還要考慮另外兩個變數的影響(籠蔽效應跟化學反應)。 利用Ru(bpy)2dppz2+的光開關性質來檢測十二烷基硫酸鈉的濃度,隨著十二烷基硫酸鈉的濃度增加,Ru(bpy)2dppz2+的磷光強度也增加。然而,當十二烷基硫酸鈉的濃度小於0.1%時,Ru(bpy)2dppz2+會沉澱析出,因此換用溴化乙錠。在低濃度的十二烷基硫酸鈉(0−0.1%),溴化乙錠的吸收波長最大值會紅位移而螢光強度會降低;當十二烷基硫酸鈉的濃度超過0.1%,溴化乙錠的吸收波長最大值會藍位移而螢光強度會增強;當十二烷基硫酸鈉的濃度超過臨界微胞濃度後,溴化乙錠的螢光強度維持不變。利用上述現象,溴化乙錠可以拿來檢測十二烷基硫酸鈉的濃度。 利用氣相層析質譜儀分離鑑定七種台灣精油,再透過NIST 08資料庫的比對,可以清楚辨識主要的化學成分。藉由定量分析的實驗,可以得知精油的主要成分含量,比較文獻後發現,不同產地的精油其組成成分會有很大的差異。將七種精油分別加入大腸桿菌培養液中,經過24小時後,發現廣藿香的抑菌效果非常好,只要0.05%的濃度就可以完全抑制大腸桿菌的生長;而丁香羅勒和甜馬鬱蘭的抑菌效果也不差,兩者的最低抑菌濃度都是0.1%。
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    以氣相層析圖及拉曼光譜圖之圖譜特徵在模式識別法下進行油品快篩的研究
    (2016) 陳瑩; Chen, Ying
    以質譜技術與拉曼光譜為基礎,使用 LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) 電腦語言程式,以模式識別 (pattern recognition) 的方法,成功開發了識別相似度的程式,可用來研究油品安全及摻偽快速篩選的判讀。藉由計算標準樣品和參考樣品之間的交叉相關係數 (cross correlation factor , CCF) 來評估相似度的值。程式中定義兩組圖譜的相似度, A 圖譜為標準品, B 圖譜為對照圖,值會在 100% 到 0% 之間。當標準樣品的圖譜特徵和參考樣品相似時, CFF 的值會接近1。當計算相同的兩圖譜的 CFF 值時會得到1;相反的,當兩樣品的圖譜特徵完全不同時,會得到接近0的值。也就是說,當 (A⋂B)/(A⋃B)=1 時,相似度為 100% ;當 (A⋂B)/(A⋃B)=0 時,相似度為 0% 。 CFF 是由個人電腦和用 LabVIEW 所寫出來的程式所計算得到。並可將此程式應用到層析圖譜及拉曼光譜上。以 Florihana 野生高地真正薰衣草香精油的氣相層析圖為標準圖譜,比對市售6種香精油在同條件下的氣相層析圖,相似度在 30% 到 85% 之間。此外,以拉曼光譜測量各種市售橄欖油,使用相同程式進行相似度的評估。選擇日清純橄欖油作為標準品,和其餘4種市售橄欖油做比對。發現高價格樣品相似度較高,低價格相似度較低,但都在 80% 以上。而最貴的松露橄欖油則因為添加松露只得 60.56% 的相似度。自行開發的程式具有簡單操作、將相似度量化、快速比對圖形結果等優點,且已成功應用在層析圖譜及拉曼光譜的比對上。