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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Item 含硒之錳金屬與含碲之鉻金屬羰基團簇化合物之合成、物性、化性與半導體性質之探討(2022) 李彩岑; Li, Cai-CenSe−Mn−CO 系統 順磁性含硒之六錳團簇物 [{Se5Mn3(CO)9}2]4‒ [(1)2] 可經由硒粉末和 Mn2(CO)10 在 KOH/MeOH/MeCN 溶液中以 40 oC 一鍋化反應合成。(1)2 可視為由中央 Se‒Se 鍵橋接兩個 [Se5Mn3(CO)9] 片段的二聚體。當合成溫度升至 90 oC 時，發現化合物 (1)2 將熱裂解形成其自由基單體團簇物 [Se5Mn3(CO)9]•2‒ (1)，並通過高解析質譜及元素分析得相關證據。基於超導量子干涉裝置 (SQUID) 分析，其結果顯示化合物 [PPN]2[1] 在 300 K 時之有效磁矩 (μeff) 為 3.88 μB，為一四重自旋態 S = 3/2 (quartet spin state) 之物種。值得注意的是，自由基團簇物 1 的 100 K 電子順磁共振 (EPR) 光譜包含 Mn 超精細分裂和 Se 自由基信號，表明 μ-Se 自由基特徵。化合物 1 以高濃度溶於 MeCN 時 Se 自由基可自聚 (self-dimerization) 形成 (1)2，也可以被 (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-yl)oxyl (TEMPO) 捕獲並形成 TEMPO 加成物，[Se5Mn3(CO)9(TEMPO)]2‒ (1-TEMPO)。有趣的是，在室溫下利用二溴化烷衍生物 (CH2)nBr2 (n = 1, 2) 與 1 和 (1)2 反應可發現不同的反應模式。化合物 1 可形成 CH2 或 Se 片段插入於 Se8Mn4 的順磁團簇物 (S = 1)，[(μ4-Se2)(μ-Se2LSe)2Mn4(CO)12]2‒ (L = CH2, 2-CH2; Se, 2-Se)，而 (1)2 則形成 Se10Mn6 基底之 (CH2)nBr 官能化逆磁性團簇物 [Se10Mn6(CO)18((CH2)nBr)2]2‒ (n = 1, (1)2-CH2Br; 2, (1)2-(CH2)2Br)。此外，這些高核數 Se‒Mn‒CO 團簇物具有豐富的氧化還原特性並且在固態下呈現 CO 誘導的半導體行為，具低且可調控的光學能隙 (1.50‒1.94 eV)。這罕見的半導體性質主要來自團簇物於固態時具非典型的氫鍵 C‒H (苯基) ···O (羰基) 弱作用力，使其達成有效的電子傳輸。此系列化合物有趣的結構及不尋常的磁性表現可通經由 DFT 計算加以佐證。 Te−Cr−CO 系統 羰基碲化鉻團簇物 [Te7Cr4(CO)14]4‒ (1) 和 [Te7Cr6(CO)20]4‒ (2) 由 TeO2、Cr(CO)6 和 Et4NBr 分別在 1 M 的 KOH/MeOH/MeCN 溶液以45 oC 或 1.5 M 的 KOH/MeOH/n-Hexane 溶液中以 80 oC 一鍋化的方式合成。四鉻化合物 1 由兩個 Cr(CO)3 和兩個 Cr(CO)4 片段通過一個 μ4-η1,η1,η1,η1-Te2 和一個 μ4-η1,η2,η1,η2-Te5 連接，因此化合物 1 可被視為具有兩個 Te4Cr 和四個 Te3Cr2 五員環的三橋接扭曲立方體 (tris-homocubane) 化合物。至於六鉻化合物 2，為四個 Cr(CO)3 和兩個 Cr(CO)4 片段以一個 μ4-η1,η1,η1,η1-Te2、一個 μ6-η1,η1,η1,η1,η1,η1-Te3 和兩個 μ3-η1,η1,η1,-Te 片段連接形成一個籠狀化合物，可視為六個 Te3Cr2 五員環和兩個 Te2Cr2 四環組合而成。這些電子精確 (electron precise) 的化合物 1 和 2 在室溫下表現出不尋常的順磁性 (S = 1)，並通過 SQUID、EPR 和 DFT 計算進一步研究。此外，差分脈衝伏安法 (DPV) 顯示化合物 1 和 2 皆具有接近 0 V 的氧化峰，這意味著這些配合物可能具有氧化特性。當化合物 2 與金屬氧化劑 [Cu(MeCN)4]+ 反應時，獲得中等產率嵌入銅的籠形配位化合物 [Cu@Te7Cr6(CO)20]3‒ (Cu@2) 及 [Cu2@Te7Cr6(CO)20]2‒ (Cu2@2)。其中 Cu 原子被嵌在 Te7Cr6 籠狀骨架中，並通過高解析質譜及元素分析檢測得相關證據。此外，藉由 DFT 理論計算進一步研究 Cu@2 的結構、電化學和順磁性質。Item 錳離子在ICR小鼠視網膜毒性之研究(2014) 林天宇; Tian-Yu Lin本研究主要在於探討過量錳離子對ICR小鼠視網膜功能之影響。錳離子在動物體內需求極微量但卻不可或缺，過量的錳進入體內會造成中毒。過去對錳中毒的研究大多著重在呼吸系統、中樞神經系統損傷及發炎等臨床現象，對於視覺系統的研究非常少，對於錳的急性影響研究更少。本研究是利用眼瞼下注射 (subconjunctival injection)的方式，將生理食鹽水（control)、40 mM MnCl2 及 80 mM MnCl2注入眼球，觀察注射後在第一天、第三天及第七天，以不同強度光源的刺激，觀察小鼠視網膜電位 (ERG) a-wave與b-wave的振幅與隱含期的反應，以評估檢測視網膜功能是否受到影響。進一步再利用H&E染色，評估視網膜各層構造，探討視網膜的哪一層細胞可能受到影響，也利用免疫組織染色技術，以cleaved caspase-9、cleaved caspase-3、cleaved PARP、TNF-α、Bax、Bcl-2等抗體，來評估視網膜細胞受傷害的程度，結果顯示，眼瞼下注射不論在40 mM或80 mM MnCl2的濃度，確實都會造成視網膜功能受損，結果顯示ERG的a-wave 和 b-wave振幅 (amplitude)降低、隱含期 (implicit tim)延長，視網膜組織受損，從ChAT表現推測眼壓應沒有升高，免疫染色呈現視網膜可能發炎，也不能排除細胞發生凋亡的可能性。這些結果顯示MnCl2處理眼球，短時間的急性毒害可能是引起視網膜發炎、甚至細胞凋亡，因而引起ERG的a-wave與b-wave發生改變。Item 含十六族元素(硫、硒、碲)與過渡金屬(鉻、錳、鐵)之團簇化合物的合成與反應探討以及化性與物性研究(2013) 詹昂; Ang ChanE–Cr (E = S, Se)系統 取硫粉末或是 SeO2 與 Cr(CO)6 於80 ~ 85 oC 下以2：3的比例在鹼性甲醇溶液中，加熱反應可得雙三角錐結構的 [HE2Cr3(CO)9]3– (E = S, 1a; Se, 1b)，有趣的是當 1a 或 1b 在 – 40oC 低溫且充滿 CO 的環境下，加入兩當量的醋酸，可分別得到 [E2Cr3(CO)10]2– (E = S, 1a; Se, 1b) 伴隨著氫氣的產生。進一步我們將 2a 和 2b 分別與兩當量的 KOH 溶於MeCN/MeOH中並加熱至80 oC ，可逆反應生成 1a 和 1b。另一方面Na2S 和Cr(CO)6 於90 oC下以莫耳比2: 3在甲醇溶液中反應36小時，可得化合物 2a，並有效的提生產率由20 %至54 %。 此外我們將1a 分別與有機鹵化物 RX (R = PhCH2，X = Br；R = Ph，X = I) 反應可得到化合物 [S4Cr5(CO)14]3– (3)，並伴隨著 Toluene 以及 Benzene的生成，相同地，1b 和 PhCH2Br 反應也可得到有機產物 Toluene，但與 PhI卻無反應發生。同時藉由理論計算對一系列化合物之電子結構、電化學進行分析與討論。 E–Mn–Fe (E = Se, Te)系統 取適量 E (E = Se、Te) powder 與 Mn2(CO)10 和 Fe(CO)5 及 [PPN]Cl 於75 oC下以莫耳比2: 1: 1: 1在1.66M KOH 甲醇溶液中反應，可得混和 Mn─Fe 的四角錐金屬團簇物 [E2Mn2Fe(CO)9]2– (E = Se, 1; Te, 2)，有鑑於 X-ray 上無法分辨錳和鐵原子，因此利用密度泛函數理論 (Density Fuctional Theory) 進行分子的紅外線光譜模擬，證實此四角錐之底部四邊形是由 E2Mn2 以對位的形式構成，頂端蓋接 Fe(CO)3 片段。 再者，將四角錐錯合物1 分別與一當量 Fe(CO)5 和 Mn2(CO)10與適量 KOH 溶於 CH2Cl2/MeOH 下進行擴核反應，可得到不同金屬比例的八面體形結構化合物 [Se2Fe2Mn2(CO)11]2– (3) 和 [Se2FeMn3(CO)11]2– (4) 。化合物4亦可由 [Se2Mn3(CO)9]– 於冰浴下與一當量 [HFe(CO)4]– 進行擴核反應得到。進一步藉由理論計算對一系列混和錳鐵化合物之電子結構以及電化學進行分析與討論。 E–Cr–Fe (E =S, Se, Te)系統 取適量 S powder與 Cr(CO)6 和 Fe(CO)5 及 [PPN]Cl 於85 oC下以莫耳比1: 1: 1: 2 於2 M KOH 的甲醇溶液中反應，可得到主族為硫且混和鉻和鐵的八面體結構化合物 [S2Cr2Fe2(CO)12]2– (1)。將主族改變為硒，並將莫耳比改為1: 1: 1: 2，可得到一混和鉻鐵團簇化合物 [Se2CrFe3(CO)11]2– (2)，根據 X-ray 單晶繞射分析顯示1和2均為八面體構形且E (E = S, Se) 原子分別蓋接在 M4 (M = Cr or Fe) 金屬環上方以及下方，但若將主族改變為碲，而莫耳比改為2: 1: 2: 2，卻得 arachano 錯合物 [Te2CrFe2(CO)10]2– (3)，X-ray 單晶繞射分析顯示結構 3 底部為一蝴蝶構形的Te2Fe2(CO)9，再由一Cr(CO)4 片段橋接在Te2 上。進一步我們將化合物 2 於80 oC 1 M KOH的甲醇及乙氰溶液中反應可得到雙三角錐化合物 [Se2Cr2Fe(CO)9]2– (4). 並藉由理論計算對一系列混和鉻鐵化合物之電子結構以及電化學進行分析與討論。 關鍵字: 16 族元素、團簇化合物、錳、鉻、鐵、氫氣、電化學。