2020年度学院等開講科目理学院化学系化学コース

量子化学特論

開講元: 化学コース
担当教員: 大島康裕 / 山﨑優一 / 北島昌史 / 西野智昭
授業形態: 講義 (ZOOM)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 月5-6 (Zoom) / 木5-6 (Zoom)
クラス: -
科目コード: CHM.C432
単位数: 200
開講時期: 2020年度
開講クォーター: 3Q
シラバス更新日: 2025年7月10日
使用言語: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

現代の物理化学分野における先端的研究に関連した内容について講義する。具体的な項目は以下の３つである。
（１）原子分子衝突、
（２）表面化学、
（３）分子の電子状態
物理化学分野における先端的研究の理解に必要な基礎知識や基礎理論、実験方法やその原理などを習得してもらうことが目的である。

到達目標

原子分子のミクロな世界における
(1) 原子分子衝突、
(2) 表面化学、
(3) 電子状態
に関する先端的な研究について、量子力学理論に基づいた理解を目指し、必要な基礎知識や基礎理論、実験方法やその原理などについて修得し、その知識の実践的な活用の能力を高める。

キーワード

原子分子衝突、衝突断面積、一般化振動子強度、非断熱遷移
表面の構造と電子状態、吸着、表面反応、固体触媒
分子軌道、電子波動関数、電子相関、電子分光法

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

講義内容は、（１）原子分子衝突、（２）表面化学、（３）電子状態を順に扱う。
講義の他、必要に応じて演習問題を課し、解答をレポートとして提出する。
講義に臨むにあたり、講義項目について予習すること。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	原子・分子・固体表面の量子化学	原子分子衝突、表面化学、および分子の電子状態を理解するための量子化学について概観する
第2回	原子分子衝突（１）化学反応と原子分子衝突：断面積	反応速度定数と断面積の関係を理解する
第3回	原子分子衝突（２）連続状態の波動関数と量子論的な衝突断面積	衝突は連続状態の波動関数と関係すること、量子論における断面積と波動関数の関係を理解する。
第4回	原子分子衝突（３）量子力学による衝突理論: 部分波の方法、ボルン近似	衝突断面積を部分波の方法およびボルン近似で求める
第5回	原子分子衝突（４）量子力学による衝突理論: 非断熱遷移	非断熱遷移の概念を理解する
第6回	表面化学（１）表面の構造と電子状態	表面に特有な構造変化や電子状態を説明できる
第7回	表面化学（２）表面の動的過程	吸着化学種の拡散過程を説明する
第8回	表面化学（３）表面反応	表面反応の速度論を説明する
第9回	表面化学（４）金属・半導体の表面	金属・半導体表面における化学過程を説明する
第10回	電子状態（１）Hartree-Fock法と電子相関	分子軌道法の概要を理解する
第11回	電子状態（２）電子波動関数の核配置依存性	振電相互作用やJahn-Teller効果などについて理解する
第12回	電子状態（３）電子分光の基礎	電子分光の原理や装置などについて学ぶ
第13回	電子状態（４）最近の電子分光	電子波動関数の形状を探る実験手法について紹介する
第14回	総括	学んだ各項目を簡単に要約する。

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

特になし

参考書、講義資料等

講義で資料を配布
参考書：アトキンス著「物理化学(上)(下)」(東京化学同人)

成績評価の方法及び基準

(1) 高度な量子力学理論を用いた原子や分子の諸性質の説明についての理解度、応用力を評価
(2) 配点は、期末試験（90%）、各授業での演習内容や質問などの活動（10%）
(3) 到達目標の（１）衝突、（２）表面化学、（３）電子状態を各30点で評価

履修の条件・注意事項

特に無し。

連絡先 (メール、電話番号) ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

北島昌史（mkitajim[at]chem.titech.ac.jp）
西野智昭（tnishino[at]chem.titech.ac.jp）
山﨑優一（yamazaki[at]chem.titech.ac.jp）

オフィスアワー

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