想成功拿到國科會研究補助嗎？有哪些地雷千萬不要碰？除了個人型計畫外，還有什麼其他經費可以申請？學門的新規劃是什麼？通通讓化學學門召集人告訴你。3/8，不見不散喔！

 

化學學門規劃說明     時間：3/8  上午11:35-12:00     地點：至善樓大禮堂

展望新的一年，電子報將繼續推動國內化學研究領域共好及朝向永續發展的推廣目標，我們將會開設新的〈研究合作徵求〉欄位，誠摯邀請各位學術研究夥伴為自己的實驗室撰寫一篇介紹文，以增進學術界的交流合作。無論您的實驗室專注於基礎科學、應用研究，或是跨領域整合，我們期望透過電子報刊登介紹文，讓不同領域的研究者能更深入了解您的研究重點、技術專長以及現有的研究資源，進而拓展彼此的合作機會。

 

每篇投稿以500字為限，內容涵蓋實驗室的核心研究方向、技術優勢、目前研究成果以及期望尋求的合作領域，並歡迎您提供大頭照、實驗室網頁連結、聯絡資訊，以便讓對您的研究感興趣的老師及研究者進一步主動跟您聯繫。非常期待各位學術研究夥伴踴躍投稿，讓我們攜手共創學術研究與技術創新的美好未來！

Enhancing Optoelectronic Anisotropy in Highly Oriented Thin Films by Fluorine Substitution in Novel Semiconducting Polymers    

Shubham Sharma, Moulika Desu, Guan-Lin Chen, Kai-Wei Tseng, Kumar Vivek Gaurav, Zhe-Yu Liu, Kuang-Hao Cheng, Safalmani Pradhan, Palraj Ranganathan, Pang-Hsiao Liu, Xiang-Ling Chiu, Hirofumi Tanaka, Jyh-Chien Chen, Chin-Ti Chen, Chi-An Dai,

Leeyih Wang, and Shyam S. Pandey  

ACS Appl. Mater. Interfaces  2024, 16, 51229−51240  

國立臺灣大學 凝態科學研究中心 暨 高分子科學與工程研究所

王立義教授

本研究由國立臺灣大學凝態科學研究中心/高分子科學與工程研究所王立義教授與日本九州工業大學Shyam S. Pandey教授之研究團隊跨國合作，共同研發有機共軛高分子材料在高分子電子學之應用。

 

近年來，輕量、可撓曲且具成本效益的電子設備需求日益升高，推動高分子電子學的顯著進展。半導體高分子(semiconducting polymers)在此領域中位居關鍵材料，因為它具有獨特的電子/光電特徵以及傑出的機械柔韌特性。本研究聚焦於設計、合成並應用新型供體-受體(donor-acceptor)半導體高分子，在其線性結構中引入二氟噻吩(difluorothiophene)基團，經由密度泛函理論計算驗證，氟取代可有效提升共軛主鏈的共平面性，並與無氟取代的對照樣品進行比較。我們透過單向漂浮膜轉移法(unidirectional floating film transfer method)製備出具高度方向性之薄膜，使得光學異向性(optical anisotropy)顯著增強，其中PC20-FT薄膜的二向色比(dichroic ratio)達到19.3。X射線繞射和原子力顯微鏡結果證實，結晶度和晶域尺寸隨著烷基鏈的長度增加而增大。最後，我們通過製作有機場效應電晶體(organic field-effect transistors)元件，揭示PC20-FT薄膜具有優異的電荷遷移率(1.24 cm²V⁻¹s⁻¹)，且其異向性比值高達39.5。本研究不僅為半導體高分子元件的設計與性能優化提供創新方法，還為推動高分子電子學的未來發展奠定堅實基礎。  

Engineered droplet-forming peptide as photocontrollable phase modulator for fused in sarcoma protein  

Hao-Yu Chuang, Ruei-Yu He, Yung-An Huang, Wan-Ting Hsu, Ya-Jen Cheng,

Zheng-Rong Guo, Niaz Wali, Ing-Shouh Hwang, Jiun-Jie Shie,

and Joseph Jen-Tse Huang 

Nat. Commun. 2024, 15, 5686 

中央研究院 化學研究所 黃人則研究員

在細胞內，許多蛋白質會通過液-液相分離(LLPS)形成液滴狀(droplet)的結構，這些稱為凝聚體的小型液滴是細胞內化學反應的重要調節者。凝聚體不僅能提升反應效率，還能根據環境變化進行動態調整。然而，當這些液滴的性質異常時，可能導致疾病。例如，FUS蛋白（Fused in Sarcoma）參與DNA修復和RNA運輸等重要過程，但當其濃度過高或結構異常時，可能從液滴狀態轉變為固相聚集體。最新研究指出，FUS相變過程（phase transition）可能與肌萎縮性側索硬化症（ALS）密切相關。

 

本實驗室長期致力於ALS的相關研究，為了深入了解FUS蛋白的相變機制，研究團隊設計了一系列的光控胜肽（JSF1）。由於FUS蛋白液滴的形成主要依賴分子間的陽離子與π電子雲（cation-π）的作用力，我們在光控胜肽中引入富含陽離子與芬香環的氨基酸，使其能與FUS蛋白共同形成凝聚體。此外，光控胜肽中還包含具有可光解硝基苯基基團（nitrobenzyl moiety）的非天然氨基酸。光解後，胜肽易於聚集並形成纖維狀結構，進而誘導FUS蛋白的共聚物產生相變並引發細胞毒性。

 

這項研究不僅揭示了FUS蛋白在細胞內的相變機制，也結合胜肽化學與光學技術，為開發神經退化疾病的診斷與治療策略提供了全新的視角與可能性。  

Hydrogen Plasma Treatment Compensates for the Intrinsic Defects in Cs₂AgBiBr₆ Thin Films 

Heng-Chi Chu, Chieh-Ming Hung, Hsin-Chen Huang, Shih-Chang Weng, Bi-Hsuan Lin, Song Yang, Yu-Hao Wu, Kai-Hsin Chang, Jing-Jong Shyue, Pi-Tai Chou,

and Chang-Ming Jiang   

J. Phys. Chem C, 2024, 128 , 47, 2024, 20441-20450 

國立臺灣大學 化學系 姜昌明助理教授
   國立臺灣大學 化學系 周必泰教授

鹵化物雙鈣鈦礦材料 (halide double perovskites) 因其低毒性和高穩定性，在過去十年中作為替代含鉛鈣鈦礦的理想選擇，在光伏和放光元件領域中受到廣泛關注。其中，最具潛力的材料之一是 Cs₂AgBiBr₆，但其過寬的光學能隙 (optical bandgap) 和低載子遷移率為其應用發展帶來挑戰。一個很有潛力的策略是藉由引入 B 位無序結構 (B-site disorder) ，以提升其可見光吸收能力，進而提高其作為太陽能電池的效率。然而，這種無序不可避免地導致 Ag_Bi 錯位缺陷 (Ag-on-Bi antisites) ，從而引發非輻射復合損失（non-radiative recombination loss）。本研究展示了通過氫電漿後處理（hydrogen plasma post-treatment）可以有效彌補Cs₂AgBiBr₆ 中的 B 位反位缺陷，顯著提高其自陷激子 (self-trapped exciton) 的發光壽命和近十倍的光致發光強度（見圖一）。本研究團隊發現，氫化處理後材料的 n 型特性顯著增強，特別是在 Bi 和 Ag 的鍵結環境中產生了顯著變化。此外，結合變溫光譜和 X 射線繞射分析容許了對於氫與 Cs₂AgBiBr₆ 雙鈣鈦礦之間複雜交互作用的深入解析。然而，當溫度低於立方到四方 (cubic-to-tetragonal) 相變溫度時，氫反而會作為非輻射復合中心，減弱了其缺陷彌補的能力。本研究揭示了氫摻雜在 Cs₂AgBiBr₆ 材料中的重要作用，同時強調了氫電漿後處理在新型光電元件開發中的潛力。 

Chi-Wei Yin, Li-Ting Zhuo, Jie Ying Chen, Yu-Hui Lin, Yu-Ting Lin, Hsing-Yin Chen,

Ming-Kang Tsai, and Yuan Jang Chen

Inorg. Chem. 2024, 63, 46, 21981–21993

高雄醫學大學 醫藥暨應用化學系 陳信允教授
   國立臺灣師範大學 化學系 蔡明剛教授
   輔仁大學 化學系 陳元璋教授

此論文(Inorg. Chem. 2024, 63, 21981-21993) 在錯鹽光物領域中，是第一篇報導釕-雙牙環金屬配位基 (Ru-(bidentate cyclometalated-ligand)，Ru-CM) 的金屬到配位基電荷轉移激發態的磷光參數。本論文結合77K 光譜數據與密度泛函理論-自旋軌域耦合(DFT spin-orbit coupling，SOC)的計算結果，並結合SOC 媒介來自單重態的磷光強度 (SOC mediations of phosphorescence intensity from efficient singlet states) 與能隙法則 (energy gap law) 兩理論，比較目標Ru-CM 與經典Ru-bpy (bpy 為 2,2’-bipyridine) 磷光基團間的輻射衰減 (radiative rate-constant, k_RAD)與非輻射衰解 (nonradiative rate-constant, k_NRD) 速率常數分別行為不同原因。文中結論77K光譜實驗呈現Ru-CM 磷光基團相對較高的磷光量子產率主要是歸因於Ru-CM磷光基團的 k_NRD 對比於Ru-bpy 磷光基團相對過小。 

Site-Specific Histidine Aza-Michael Addition in Proteins Enabled by a Ferritin-Based Metalloenzyme

Jo-Chu Tsou, Chun-Ju Tsou, Chun-Hsiung Wang, An-Li A. Ko, Yi-Hui Wang,

Huan-Hsuan Liang, Jia-Cheng Sun, Kai-Fa Huang, Tzu-Ping Ko, Shu-Yu Lin,

and Yane-Shih Wang 

J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 49, 33309–33315

中央研究院 生物化學研究所 王彥士助研究員

蛋白質藥物在近代醫學治療已漸漸成為許多重大疾病治療的選項之一，以小分子化學修飾的蛋白質可以攜帶小分子藥物，調整在體內的活性週期，以及隔絕引起副作用的蛋白-蛋白作用介面。在以小分子修飾的蛋白質化學研究中，蛋白質中較具親核性的半膀胺酸(Cysteine)及賴胺酸(Lysine) 的干擾，加上缺乏對化學反應過程的空間控制，實現蛋白特定位置的組胺酸(Histidine)化學修飾仍然是一個重大挑戰。

 

中央研究院生物化學研究所王彥士實驗室透過單點或雙點非典型胺基酸突變，利用自組裝重鏈人類鐵蛋白作為蛋白載體，模仿生物系統的蛋白後轉譯修飾酵素原理，設計含銅麥克加成酶(Michael ligase)，通過蛋白質x射線繞射晶體結構和低溫電子顯微鏡蛋白結構分析確立所設計的二價銅螯合環境，並進一步以蛋白質譜分析了解催化活性及位置特異性。

 

研究結果顯示，此初代含銅麥克加成酶在測試了8種10-607個胺基酸序列的蛋白質以及8種含α,β-不飽和官能基化合物基質，展現不同程度對蛋白組胺酸殘基的活性。除此之外，通過將胰島素靶向肽接上含銅麥克加成酶實現胰島素組胺酸位置特異性催化，並達成完全反應。 此生物催化平臺的成功引進非生物有機化學反應催化蛋白質特定胺基酸殘基的新方法，這也可能進一步使此催化反應能夠在生物體內進行。  

Batch vs Continuous-flow Method to Synthesis  N-(3-amino)alkyl-Acyl-Lactams Through N-C Bond Cleavage in Amides With Amidines 

Karthick Govindan, Nian-Qi Chen, Gokulakannan Venkatachalam, Tsz-Fai Leung,

and Wei-Yu Lin   

Adv. Synth. Catal. 2024, 366, 1–7

高雄醫學大學 醫藥暨應用化學系 林韋佑教授

利用無過渡金屬環境下選擇性裂解醯胺中鍵N-C鍵在有機合成領域中仍具有一定的挑戰性。為解決此問題，高雄醫學大學林韋佑實驗室近幾年來嘗試著利用各種的綠色或反應條件溫和的方式選擇性裂解醯胺。延續之前發表在綠色化學期刊的成果， N-醯基糖精是該策略中最有效的醯胺，此化合物容易合成，並且在室溫下是穩定的結晶固體。本此文章中，我們利用DBU或DBN，一般當成強鹼的試劑，在此反應中能夠選擇性進行親核反應將醯胺鍵中裂解，並且將DBU或DBN開環，使其得到N-(3-acylamidopropyl)lactams的方法。此反應條件溫和，以及具有優異的官能基耐受性，並且可放大至克級的反應合成，以及應用於流動化學系統中，以獲得更佳的產率及更短的合成時間。 

Anion Effect on Cu^II-Neocuproine Mediator and Its Electrocatalysts for Dye-Sensitized Solar Cells: Polymeric Chalcogenides of PEDOT-PEDTT and [Ag₂(SePh)₂]_n 

Xin-Bei Lin, Chih-Ya Wu, Bo-Yu Han, Yu-Chien Lee, Yin-Fan Lin, Sie-Rong Li,

Shih-Sheng Sun, and Chun-Ting Li 

ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16, 45, 61820–61831   

國立臺灣師範大學 化學系 李君婷副教授

本研究首先針對陰離子對於合成(2,9-二甲基-1,10-鄰二氮菲)-二價銅金屬錯合物([Cu(dmp)₂]²⁺)之效應，使用氯化銅(CuCl₂)、硝酸銅(Cu(NO₃)₂)、過氯酸銅(Cu(ClO₄)₂)做為起始物與2,9-二甲基-1,10-鄰二氮菲(dmp)進行配位反應時，氯離子與硝酸根離子皆會與二價銅離子形成五配位的錯合物，而使用過氯酸根離子時則可以成功獲得四配位Cu(dmp)₂²⁺錯合物，有效提升最終產物Cu(dmp)₂TFSI₂之產率與純度。同時也大幅增益其電化學活性，並為染料敏化太陽能電池(DSSC)帶來效能上的顯著提升。另一方面，本研究首次引入兩種針對[Cu(dmp)₂]^2+/+電解質系統的電催化觸媒層。包含具有二維結構之苯硒酚銀([Ag₂(SePh)₂]_n)配位聚合物可提供快速電子傳輸路徑、多電子的硒原子作為活性位點，使其DSSC達到了10.18%的光電轉換效率；也包含了聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(3,4-乙烯二硫代噻吩) (PEDOT-PEDTT)導電高分子共聚物，提供多電子的硫原子作為活性位點以及更加適當的能階，使其DSSC達到10.38%的光電轉換效率。兩者表現相較使用鉑的CC/Pt (7.43%)都更為優秀，展現其更優良的電催化性能。本研究為高效能銅錯合物電解質系統之DSSC提供明確且簡易的合成與純化方法，並展示了功能性硫族聚合物對於銅錯合物電解質的設計理念與方針。   

Controllable Enzymatic Synthesis of Natural Asymmetric Human Milk Oligosaccharides

Hsien-Wei Tseng, Hsin-Kai Tseng, Kai-Eng Ooi, Cheng-En You, Hung-Kai Wang,

Wen-Hua Kuo, Chi-Kung Ni, Yoshiyuki Manabe, and Chun-Cheng Lin  

JACS Au, 2024, 4, 4496−4506

國立清華大學 化學系 林俊成教授

人類母乳寡醣是母乳中的第三大成份，且對嬰幼兒發展有許多益處。若要了解特定醣體具備的生物活性，透過合成方式可較有效取得結構明確的醣體。化學酵素法合成雙分歧人類母乳寡醣在過去受限於酵素無法區分上下分支中含有的相同醣體 ( N-乙醯葡萄糖胺)，導致無法有效產生單一產物。而本研究在其一分支特定位點 (葡萄糖胺) 上引入疊氮官能基干擾醣基轉移酶辨識，使酵素只在另一支鏈進行醣體延伸與修飾。完成一分支延伸後，透過簡單的化學方法將疊氮基團轉換成酵素能重新辨識之 N-乙醯基並完成另一分支醣鏈，完成雙分支具不同結構之人類母乳寡醣。

 

這個策略可以比喻為租屋過程，目標醣體是一棟公寓，化學合成的四醣體中含有疊氮官能基修飾的醣體代表暫不出租的樓層，單醣是房客，而酵素是仲介。房客透過仲介與房東簽訂租約（醣與醣間的鍵結），當整層樓租出後，房東才開放另一樓層出租（疊氮基團轉換成乙醯基），最後成功出租整棟公寓。

 

最終，我們成功利用此靈活的策略合成出天然母乳內所含的 22 種天然不對稱母乳寡醣，而這一結果也令我們相信此策略可以應用在更複雜的多分支寡醣合成，包含天然界常見的 N- 或 O-glycan。   

Four-State Electrochromism in Tris(4-aminophenyl)amine- terephthalaldehyde-based Covalent Organic Framework 

Gaurav Kumar Silori, Szu-Chia Chien, Li-Chiang Lin, Kuo-Chuan Ho

Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202416046

國立臺灣大學 化學工程學系 何國川教授
國立臺灣大學 化學工程學系 林立強教授
國立中央大學 化學工程與材料工程學系 簡思佳助理教授

電致變色指物質在外加電壓作用下，可逆地改變其吸收/穿透度之響應，並已廣泛應用於資訊顯示器、防眩光汽車後視鏡、智慧節能窗戶、電子皮膚及節能裝置等領域。過去幾年，無機材料如三氧化鎢、普魯士藍及有機材料如紫精、導電高分子在電致變色應用中已有不少研究。另一方面，共價有機框架（COFs）作為新興材料，其高度有序的結構與強共價鍵結，使其具備無與倫比的應用潛力。COFs具有令人著迷的特性，如超高表面積、可調孔徑、可定制結構和多樣的功能性。2019年電致變色領域首度報導電致變色COF，但基於應用導向的追求，實現多態電致變色的COF非常重要。本研究透過三苯胺（TAPA）和對苯二甲醛（PDA）前驅體在雙重合成路徑下，各別製備薄膜和粉末類似物，獲得一種新型的COF框架（稱為TAPA-PDA ^ecCOF），我們首度發現該材料具有四種可逆變色態（橙色、梨色、綠色和青色），這四態電致變色性為^ecCOF的最終應用開闢無限的可能。本研究利用電化學分析，了解材料的光電化學特性，揭示這些顏色變化的機制。此外，我們與台灣大學化工系林立強教授和中央大學化材系簡思佳助理教授進行緊密的合作，通過密度泛函理論（DFT）計算材料的原子結構，其XRD模擬結果支持實驗的發現。此四態電致變色特性的發現，對於^ecCOF未來的開發應用提供關鍵的突破。

Design Principles for Enhancing Both Carrier Mobility and Stretchability in Polymer Semiconductors via Lewis Acid Doping 

Yu-Ching Weng, Chung-Chieh Kang, Ting-Wei Chang, Yi-Ting Tsai, Shahid Khan,

Tzu-Ming Hung, Chien-Chung Shih 

Adv. Mater. 2024, 2411572    

國立雲林科技大學 化學工程與材料工程系 石健忠助理教授

類皮膚電子（skin-like electronics）元件具備可形變、能與皮膚緊密接觸的特性，在健康監測和可穿戴技術等領域具有極大的應用潛力。這項技術對材料的要求不僅需要良好的延展性，還需具備高載流子遷移率。開發同時具備這兩項特性的半導體材料，已成為當前研究中的重要課題。在本研究中，我們提出利用三苯基氟硼酸（BCF）作為Lewis acid進行摻雜，旨在同時提升高分子半導體的載流子遷移率與拉伸性。為驗證此方法，我們合成了一系列具有不同側鏈和主鏈結構的Diketopyrrolopyrrole（DPP）高分子，並分析其摻雜效率，歸納出最適合的化學結構，從而最大化BCF摻雜對半導體性能的影響。首先，高分子應具備較大的側鏈空間和較低的結晶度，這有助於BCF進入其烷基側鏈區域並均勻分散，從而有效提升載流子遷移率和拉伸性。其次，共軛主鏈中應避免含有較強的Lewis base基團，因為這些基團與Lewis acid之間會產生非共價交聯，對參雜所帶來的機械性能提升產生負面影響。結果顯示，在最優化的條件下，少量BCF摻雜即可使載流子遷移率提升兩倍，拉伸性提高四倍，並顯示出良好的耐疲勞性。摻雜後的高分子半導體在經歷1000次反覆30%應變後，仍能穩定保持其遷移率。    

國立嘉義大學 應用化學系 和 高雄醫學大學 醫藥暨應用化學系

蘇  明  德  教  授 

 

(文章內容版權為蘇明德教授所有，如需引用請聯繫midesu@mail.ncyu.edu.tw)

在1787年時，「矽」(Si)被法國科學家拉瓦錫（Antoine-Laurent de Lavoisier, 1743-1794，）首度發現存在於鑽石中。到了1800年，英國科學家戴維（Humphry Davy, 1778-1829）在利用電池分解〝鉀〞(K)、〝鈉〞(Na)等金屬後，試圖改用電流分解〝矽土〞，結果沒有成功。現在知道這很可能是由於「矽」的熔點太高(約攝氏1,400度)。 

 

又在1811年間，法國的給呂薩（Joseph Louis Gay-Lussac, 1778-1850）和泰納（Louis-Jacques Thénard, 1777-1857）把〝四氟化矽〞（SiF₄）與金屬〝鉀〞混合加熱，獲得一種紅棕色可燃固體，後來知道是〝未定形〞的「矽」。但是給呂薩和泰納當時還沒想到要把「矽」純元素精煉出來，就只差臨門一腳。 

 

直到1823年，「矽」首次被認定是一種元素，是由瑞典化學家貝采尼烏斯（Jöns Jakob Berzelius, 1 779–1848）把〝氟矽酸鉀〞(K₂SiF₆) 與過量金屬〝鉀〞共熱，也得到〝未定形〞的「矽」。 由於〝氟化鉀〞（KF）很容易溶於水，而「矽」也易沉於水底，二者很容易分離，於是貝采尼烏斯用反覆清洗的方式，終於把純「矽」元素提取出來。但貝采尼烏斯當時尚未確定「矽」已被分離成純質，於是貝采尼烏斯再把所取得的「矽」放在氧氣中燃燒生成〝二氧化矽〞(SiO₂)，它又叫〝矽土〞或〝矽石〞，最後終於確定「矽」是一種元素，命名Silicium（意思是：堅硬之石），「矽」的英文名稱叫Silicon，這一名詞源自拉丁文Silex（原意：火石）。元素符號是Si。

面對全球暖化、極端氣候的挑戰，各國陸續提出「2050淨零排放」的宣示與行動，掀起全球淨零排放浪潮，臺灣也因應趨勢將此列為國家未來發展目標。臺灣碳權交易所2023年正式掛牌，國內碳權交易在2024年正式啟動。這項全球發展目標將會促進關鍵領域的技術研究與創新，帶動產業綠色轉型，化學研究也會朝向低碳生產技術相關的研究，尋找減少碳排放的方法。這本書由國內學者主編，內容探討了實現淨零排放的各種議題，範圍包括碳定價、碳交易機制、能源轉型、生態保護與碳匯，以及在亞太地區引入碳中和政策的經濟和社會影響。

 

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邱靜雯教授(主編)、施定男(推薦報導中文導讀撰寫)、翁雅芳(研究成果蒐集、書訊撰寫)、

高瑋(編輯時程內容規劃、校稿)、楊家祥(美編)