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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    阿達瑪轉換/氣相層析質譜術對揮發性氣體偵測法的開發與研究
    (2011) 鄭元凱; Yuan-Kai Cheng
      本研究利用阿達瑪轉換/氣相層析質譜術 (HT-GC/MS) 成功偵測到人體呼出氣體內及晶圓廠中無塵室內的揮發性有機氣體。將編碼的層析圖譜阿達瑪轉換後與大多數 GC/MS 系統單次進樣比較,可使得訊號與雜訊比值 (signal-to-noise ratio) 大幅提升。在第一個飲酒者的呼出氣體情況下,使用傳統單次進樣得到的小離子強度 (相當於 ~0.1 ng 乙醇)約等於或低於偵測極限。在第二個吸菸者的呼出氣體情況下,使用傳統單次進樣只得到微弱離子訊號 (相當於 ~0.7 pg 甲苯) 的偵測邊緣。在這兩個實驗中,當加入阿達瑪轉換技術時,便能讓 S/N 比分別得到 8.0 及 7.9 倍的提升,雖然利用此技術偵測出的呼出氣體成分有待確認,但卻不需要任何前處理的步驟。另外在無塵室內環境空氣情況下,利用更高進樣次數的阿達瑪矩陣 255、1023、2047 分析 HMDSO,其提升的 S/N 比分別得到 7.4、15.1、20.1 倍,與理論值(8.0、16.0、22.6 倍) 皆相當地接近。在未經過前處理的 HMDSO 樣品,其單次進樣 (4 uL) 的濃度偵測極限在 20 ppbv。然而在使用了阿達瑪 2047 次的轉換後,其偵測濃度可達 1 ppbv (S/N = 3)。與此相比,當加入吸附/脫附系統時,其 HMDSO 濃度偵測極限可改善至 0.03 ppbv。實驗結果發現,此技術大幅改善了 S/N 比,並也提高了偵測靈敏度。
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    阿達瑪轉換/氣相層析質譜法對人體呼氣中丙酮之分析與研究
    (2013) 楊建霖; Chien-Lin Yang
    本研究利用阿達瑪轉換-氣相層析質譜 (Hadamard transform-gas chromatography/mass spectrometry, HT-GC/MS),成功偵測到人體呼出氣體中微量的丙酮。實驗用氣體樣品分別採自於數名糖尿病患及正常志願者。每次採集測試者100 mL的吐氣。採樣袋的氣體不需要任何前處理步驟,即可直接測量。依據Hadamard code由電腦控制的電磁閥,依序注射到氣相層析質譜儀中。每次氣體樣品的注射量為11 µL。在最佳化的條件下,當測試樣品以阿達瑪矩陣255、511、2047次的編碼分別進行實驗時,訊號雜訊比可以得到6.4、11.3、20.9倍的改良效果。這樣的增加倍率與理論值 (8.0、11.3、22.6) 相當吻合。就單一樣品的測量,在3.5分鐘內即可完成。本研究同時以傳統的頂空固相微萃取法進行比較。實驗結果發現,使用SU-57310U型號的固相微萃取針進行頂空萃取時,在4分鐘內可完成一次測量。在實際測量8位非糖尿病患志願者的呼出氣體,合計30袋的氣體,每袋重複實驗5次,得到的平均值為0.1 ~ 1 ppmv。在此情況下,無論使用阿達瑪轉換法或使用成本較高的固相微萃取法,對於提高偵測靈敏度都十分有效。阿達瑪轉換法適用於各類氣體,而固相微萃取法則須視偵測氣體的種類,選用適合的微萃取管,才能達到預期的效果。此外,本研究發現糖尿病患呼出氣體中的丙酮濃度很高,不須經由阿達瑪轉換或固相微萃取法亦可偵測得到。經實際測量4位糖尿病患 (含 type I及 type II糖尿病患) 的呼出氣體,合計30袋的氣體,每袋重複實驗20次,得到的平均值為1 ~ 10 ppmv。 關鍵字:阿達瑪、丙酮、氣相層析質譜術
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    以飛秒雷射誘發多光子離子化質譜法與電子撞擊離子化質譜法分析人體呼氣中氣體分子及對離子化效率之比較
    (2019) 陳冠豪; Chen, Kuan-Hao
    本研究分別利用氣相層析電子撞擊式質譜儀(gas chromatography-electron ionization-mass spectrometry, GC-EI/ MS)以及飛秒雷射誘發多光子離子化飛行時間質譜儀(femtosecond laser-induced multiphoton ionization/time-of-flight mass spectrometry, FL-MPI/ TOFMS)研究並且比較非吸菸者/吸菸者呼吸氣體中成分的質譜資訊。藉由固相微萃取(solid phase microextraction, SPME)提升分析物訊號強度後,本研究能夠在人體呼氣樣品中檢測出40種以上的揮發性有機化合物(VOCs)其中有24種揮發性有機化合物可以被鑑定出來。GC-EI / MS利於偵測己烷(hexane),乙脲(ethylurea),甲苯(toluene)和檸烯(limonene)。相對的,FL-MPI/ TOFMS則利於偵測鄰二甲苯(o-xylene),萘(naphthalene)和甲基丙基苯(methylpropyl benzene)等化合物。而有些化合物在兩種質譜儀中皆有被偵測到,例如丙酮(acetone)以及異戊二烯(isoprene)。除此之外,本研究亦利用FL-MPI/ TOFMS檢測同一名志願者吸菸後的呼氣樣品,發現其中含有有2,3-二甲基吡嗪(2,3-dimethly pyrazine),2-甲基吡啶(2-methyl pyridine)和吡嗪(pyrazine)等化合物。GC-EI/MS和FL-MPI/TOFMS的組合,成功地為研究人體呼氣中的VOCs提供一種新的檢測方法。