2023年度学院等開講科目物質理工学院応用化学系応用化学コース

固体物理化学特論第二

開講元: 応用化学コース
担当教員: 一杉太郎
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 集中講義等
クラス: -
科目コード: CAP.A444
単位数: 100
開講時期: 2023年度
開講クォーター: 3Q
シラバス更新日: 2025年7月8日
使用言語: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

[講義の概要] 固体材料に関わる物理化学の理解はこれからますます重要になると考えられます。本講義では、固体物理化学特論第一(CAP.A443)に引き続き、身近なデバイスを入り口として、背景にある科学について、「物理」と「化学」の両面から掘り下げて解説します。
[講義のねらい] 固体物理化学は材料化学、固体化学、固体物理、電気化学の諸要素を含む、現代社会において非常に重要な学問分野です。本講義では、細分化されて議論されてきた固体物理化学を体系的に説明し、諸現象の背景にある考え方の体得を目指します。固体物理化学の学問に加え、社会・産業との接点、そして工学についても述べます。

開講日(Date)　Oct. 17, 3,4,5,6,7,8 periods 3，4，5，6，7，8限
　　　　　　　Oct. 18, 3,4 periods 3，4限
　　　　　　　Oct. 19, 3,4,5,6,7,8 periods 3，4，5，6，7，8限

到達目標

1) 固体内、表面、および、界面における原子やイオンの移動を説明できる。
2) 原子レベルやナノメータレベルで起きる諸物理化学現象を支配する原理について説明できる。

キーワード

エネルギーバンド、電子伝導、イオン伝導、固体電解質、超イオン伝導、超伝導、発光現象、光に対する固体の応答、ナノ効果、量子井戸、半導体デバイス、エネルギーデバイス

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

本講義は、(1) 固体中、表面、界面における原子の移動と電子状態、(2)ナノ効果の起源、(3) 諸エネルギーデバイスの動作原理、の順番で進める。そして最終回に、理解度確認のための演習と解説を実施する。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	全固体電池と固体イオニクスデバイス1	全固体電池の特徴と背景にある物理と化学を説明することができる。
第2回	全固体電池と固体イオニクスデバイス2	センサーや燃料電池など、固体イオニクスデバイスの動作原理を説明することができる。
第3回	表面化学と触媒反応	固体表面での化学反応を、原子レベルで説明することができる。
第4回	ナノ材料化学	ナノ材料特有の物性について、起源を説明することができる。
第5回	超伝導とそのエネルギー材料化学	超伝導体をエネルギー応用する際に重要な物理と化学を説明することができる。
第6回	様々なエネルギーデバイスと固体電気化学	原子力発電や熱電効果など、様々なデバイスの原理と特徴を説明することができる。
第7回	理解度確認のための演習と解説	演習により総合的な理解度を高め、到達度を自己評価する。

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

キッテル固体物理学入門 (丸善)、ISBN-10: 4621076566
S.M. ジィー半導体デバイス―基礎理論とプロセス技術 (産業図書)、ISBN-10: 4782855508
ウエスト固体化学基礎と応用 (講談社)、ISBN-10: 4061543903
中戸義禮電気化学: 光エネルギー変換の基礎 (東京化学同人)、ISBN-10: 4807908820
アトキンス物理化学 (東京化学同人)、ISBN-10: 4807909088

成績評価の方法及び基準

レポートで到達目標の達成度を総合的に評価する。

履修の条件・注意事項

履修条件は特に設けないが、関連する科目(固体物理化学特論第一(CAP.A443))を履修していることが望ましい。
本講義は学部生の申告は認めない。

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

一杉太郎 hitosugi.t.aa[at]m.titech.ac.jp

オフィスアワー

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