2024年度学院等開講科目物質理工学院材料系

量子化学B

開講元: 材料系
担当教員: 金子哲
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 火7-8 (S8-102)
クラス: -
科目コード: MAT.P202
単位数: 100
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 4Q
シラバス更新日: 2025年3月17日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

本講義の内容は量子化学A (MAT.P201.E)の内容に基づいている。量子化学Aでは、量子力学の定式化を通し、分子の構造をなす結合理論を学習している。量子化学Bでは材料研究に必要な分子物性を理解するために必要な量子化学的知見の習得を目指す。分子のπ電子系をはじめ、光と物質の相互作用の学習を通して、電子物性や光物性の理解の基礎となる知見の習得とスペクトルの解釈や現象の理解に必要な思考力を習得することを目的とする。

到達目標

【到達目標】　最先端の材料科学を習得するためには、原子・分子の世界を支配する量子力学の体系を学び、これを材料や化学の諸問題に適用して、材料がどのような構造や性質を持つに至るかを理解する必要がある。本講義では、量子化学Aで修得した量子化学の近似解法を応用して、分子の電子状態や電子遷移の選択則を説明できるようになることを目的とする。
【テーマ】　対象となる系が複雑になると、量子力学は厳密解を得ることができない。本講義では、量子化学Aで修得した摂動法や変分原理などの近似法の基礎を用いて、これらの手法の量子化学への応用を学ぶ。

キーワード

π電子系、対称性、群論、光と物質の相互作用、半古典論、時間依存のシュレディンガー方程式、時間による摂動、光の吸収と放出、遷移確率、自然放出と誘導放出

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

板書とT2SCHOLAにて配布する資料を併用して行う。板書内容等をメモするノートは各自で準備すること。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	π電子系 (ヒュッケル近似, π共役)	授業内容に即した課題を与える
第2回	分子の対称性 (対称操作と対称要素)
第3回	群論入門（群論の要素, 行列表現, 指標表）
第4回	時間に依存したシュレディンガー方程式
第5回	光と物質の相互作用（1）（半古典論による取扱い、時間による摂動）
第6回	光と物質の相互作用（2）（光の放出と吸収、遷移確率）
第7回	スピン (スピン角運動量, ゼーマン分裂と NMR)

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

講義資料はT2SCHOLAにて配布する

参考書、講義資料等

P. アトキンス著　「物理化学」（上、下）　東京化学同人、原田義也著「量子化学」（上、下）　裳華房

成績評価の方法及び基準

宿題などの提出物：20%、期末試験：80%を目安に、授業に対する取り組みも加味して総合的に判定する。

履修の条件・注意事項

必須ではないが、1年次に基礎物理学系課目ならびに線形代数、微分方程式に親しんでいると理解しやすい。量子化学Aを受講していることが望ましい。