2024年度学院等開講科目物質理工学院材料系材料コース

ソフトマテリアル物理

開講元: 材料コース
担当教員: VACHA MARTIN
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 月5-6 (S8-623)
クラス: -
科目コード: MAT.P403
単位数: 100
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 3Q
シラバス更新日: 2025年3月14日
使用言語: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

光機能性材料、有機半導体材料、有機材料の光・電子デバイスの分野で光物性および光物理的特性の基礎的な知識が必要です。このような分野での応用を考え、本講義の具体的な講義項目は，光学遷移の量子力学的コンセプトを用い、単一分子レベルで起こる光物理的過程を説明します。それに基づき、分子の会合体で起こる強い相互作用（励起子カップリング）、分子間で起こる弱い相互作用（エネルギー移動）、分子への外部場の影響、光閉じ込め効果を紹介し、無機半導体ナノ量子との比較を紹介します。これらの現象を調べるため最新の材料の光学的ナノスケール評価の手法として、単一分子分光、高分解能光学分光、超解像度蛍光顕微鏡などを説明します。本講義を全て英語で行ないます。

到達目標

【到達目標】　本講義を履修することによって，ソフトマテリアル物理の中で、材料の光物性および光機能性、または有機半導体から成る光・電子デバイスにおける基礎的な光物理的特性および過程を理解できることを到達目標とします。さらに、単一分子分光、高分解能光学分光、超解像度蛍光顕微鏡などを含む最新の材料の光学的ナノスケール評価の手法に関する知識を身に付けることを到達目標とします。
【テーマ】　有機電界発光デバイス（OLED）、有機太陽電池、有機トランジスター、ディスプレーなどを含む有機半導体デバイスの原理、有機材料の光機能性などを理解するには、材料の基礎的な光物性、特に光物理的過程や評価に関する基礎的な知識が不可欠です。本講義では，光学遷移をはじめ、有機分子における光物理的過程、分子間の相互作用、励起子の原理などを中心にした基礎を築くことを目的とし、最新の光学的ナノスケール評価の手法に関する知識を身に付けます。

キーワード

光物理的特性、有機分子、有機材料、光学分光法

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

毎回の講義の最初の１５分間で，前回の講義の内容復習および演習問題の解説をします。本講義は基本的に量子力学を元にしますが、講義で習う現象を具体的な材料や分子の例で説明します。各回の講義の内容をよく理解し，課題を予習・復習で行って下さい。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	光学遷移，フェルミの黄金律，光学Bloch方程式	遷移双極子モーメント
第2回	有機分子における光物理的過程，励起状態	光物理的過程
第3回	分子の会合体，強い相互作用，Frenkel励起子	Frenkel励起子
第4回	無機半導体ナノ量子，閉じ込め効果，Wanier励起子	Wanier励起子
第5回	分子間の弱い相互作用，エネルギー移動	エネルギー移動
第6回	光閉じ込め効果，自然放出のエンジニアリング	光閉じ込め効果
第7回	外部場の影響，StarkおよびZeeman効果	Stark効果
第8回	光学的ナノスケール評価の手法，単一分子分光、超解像度蛍光顕微鏡	単一分子分光

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

英文の配布資料

参考書、講義資料等

W.W. Parson: Modern Optical Spectroscopy. Springer, 2007

成績評価の方法及び基準

講義の内容の理解およびその応用を評価する。レポートで成績を評価する。

履修の条件・注意事項

特になし