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2,3苯並呋喃為中心之寬能隙、雙極性之發光材料
    (2014) 蔡議緯; Yi-Wei Tsai
    本篇論文成功開發出四個以phenyl benzofuran為主架構之化合物,並在phenyl環間位(meta-position)導入naphthyl基團或推電子基團phenothiazine及拉電子基團dimesityl boron,使得材料同時具有寬能隙及雙極性,並可以放出可見光乃至藍紫光的雙極子螢光分子。 為了瞭解這四個材料在有機發光二極體材料方面的潛力,我們利用了UV-Vis吸收光譜、螢光放光光譜、光電子光譜來量測其光物理及功函數。此外,本研究也利用TGA、DSC與TOF來證明材料本身的熱穩定性以及電荷遷移率。 四個材料的能隙介於3.28至3.73 eV之間,電荷遷移率接近10-4 cm2/Vs。特別是C-naOL與C-MesOL兩者更具有較高的螢光量子產率,故分別在紫色及藍色螢光電激發光元件的應用上具有一定的潛力。
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    以理論計算探討重原子過渡金屬其激發態動力學分析和放光性質
    (2014) 姜宗螢; Tzung-Ying Jiang
    本論文將探討過渡金屬錯合物之光物理性質,特別針對過渡金屬錯合物Sn 到Tm之間系統間跨越(Intersystem crossing, ISC)的速率之影響參數進行研究。過渡金屬錯合物中心的重原子效應產生之強自旋-軌道交互作用力(spin-orbit coupling, SOC),可以增強系統間跨越的效率,使其有利於放出磷光。若能有效的提升系統間跨越的效率,就可間接加強過渡金屬錯合物放光的量子產率,因此ISC速率的大小是很多光電材料應用上的關鍵因素。本篇將對各種不同類別的發光過渡金屬錯合物進行討論,以理論計算方法預測這些過渡金屬的光物理性質,並與實驗數據相互比較。最終希望能找出影響過渡金屬化合物自旋-軌道耦合(spin-orbit coupling)作用力大小和ISC量子產率之定量關係式的各種因素,如電子結構,如原子序、鍵長、電子躍遷性質、單重態與三重態能階差等。   我們主要以鋨(Osmium) 、釕(Ruthenium)和銅(Copper)、銀(Silver)、金(Gold)等過渡金屬錯合物為討論對象,探討metal-to-ligand charge transfer(MLCT)和中心金屬d軌域對自旋-軌道耦合之影響,以定量的方式計算出自旋-軌道耦合強度大小,並比較內部重原子效應(Internal heavy atom effect)和外部重原子效應(External heavy atom effect)對系統間跨越的差異性。而在最後一部分探討鋨(Osmium)系列過渡金屬錯合物在較高激發態(High-lying excited state)系統間跨越的反應速率遠高於S1→Tm的系統間跨越反應速率之特殊性質。 關鍵字:有機發光二極體,過度金屬錯合物,重原子效應,自旋-軌道耦合作用力,系統間跨越,磷光
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    利用靜電轉印石墨烯作為透明導電電極並應用於有機發光二極體上
    (2013) 王端瑋
    自從在2004年時,石墨烯這種用碳原子以蜂巢狀排列而成二維材料被發現以後,由於其在理論上具備各種優越的物理性質,包含對光良好的穿透度、具有相當高的導電度、只有單原子層的厚度、優異的機械強度以及非常穩定的化學性質。因此,近幾年石墨烯已經試圖被大量應用在各種光電元件上,並且被視為取代目前廣泛使用的透明導電電極氧化銦錫(ITO,Indium tin oxide)最有潛力的物質之一。為了可以有效地將石墨烯應用在光電元件上,各種石墨烯的製備和轉印的方法不斷地被研發以及改良,但是一直到現在為止,石墨烯仍然沒有辦法有效的取代氧化銦錫(ITO)主要是因為石墨烯在轉印的過程中常常會產生一些無法避免的破壞以及有機殘留物的影響使得整體元件的表現並不如我們所預期。因此,我們在這個研究裡致力於開發出一種良好的轉印方法並且實際應用於有機發光二極體上(OLED, Organic Light-Emitting Diode)。 因為現行最常被用來轉印石墨烯的兩種方法:PMMA法和Roll-to-Roll法都必須靠著有機物的輔助才能夠將石墨烯轉印至我們的目標基板上,而我們研發出以單純以靜電力吸引的方式,將石墨烯從銅箔上轉移到我們的目標基板上。整個過程中不需要任何有機物的支撐因此也就不會有任何殘留物的產生,進而得到一個乾淨且高品質的石墨烯。此單層的石墨烯電阻值大約為300"Ω/sq" ,I_D/I_G≅0.05。 最後,我們將轉印至目標基板的石墨烯作為透明導電電極,並製作成有機發光二極體,以Alq3作為發光層的螢光有機發光二極體,我們預期利用這種乾淨轉印的方式所得到的高品質的石墨烯能夠有效地提升光電元件的效益。
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    以二甲基苯酮建構的雙極性有機發光二極體材料
    (2017) 林炫亨; Lin, Hsuan-Heng
    藉由鈀金屬物催化之碳-氮鍵耦合、碳-碳鍵耦合將不同的推電子基團引入二苯基甲酮 (benzophenone) 片段的苯環中,本研究合成出四個雙極化分子 (bipolar),化合物中有三個經單晶結構解析確認結構。由於推電子基團位於羰基的鄰位,分子的共軛性因為立體障礙而降低,使得分子擁有較高之單重激發態(HOMO與LUMO的能階差則大約為2.7−3.0 eV,HOMO能階位置則約落在5.7 eV−5.9 eV)。化合物有不錯的熱穩定性,熱裂解溫度高達300 ℃以上,玻璃轉移溫度約在 80−130 ℃。配合雙極性特徵,這些分子有利於未來作為可摻雜發光客體的主體材料。 化合物於低極性的溶劑的放光波段約為370 −550 nm之間,屬於藍光或綠光;但因立體障礙使得螢光量子產率僅達19%。化合物之螢光可能來自分子中片段的局部發光,或是電荷轉移躍遷之放光。
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    以[2.2]對環芳建構的雙極性有機發光二極體材料
    (2018) 洪嘉駿; Hong, Jia-Jyun
    本研究合成出六個以PCP([2.2]paracyclophane)為結構核心的HJJ系列雙極性分子,藉由引入不同的推電子基(arylamine或 9H-carbazole),搭配cyano拉電子基,以及共軛鏈長之改變來調控分子雲的定域化程度,五個分子結構且經過X-ray晶體繞射圖譜鑑定。此系列分子擁有寬能隙(> 3.25 eV),螢光光色在極性溶劑和非極性溶劑中皆屬紫/藍光。此系列分子的熱裂解溫度在250 oC以上。HJJ-2發現薄膜態有堆疊誘導強化發光現象,其螢光量子產率高達82%,且具有雙極性載子傳輸能力。以之作為發光層製成電激發光元件,外部量子效率可達約0.5%。以上化合物具有做為藍光發光材料或摻雜發光材料之主體(host)材料的潛力。