2024年度学院等開講科目物質理工学院材料系材料コース

量子化学特論（材）

開講元: 材料コース
担当教員: 中嶋健
授業形態: 講義 (ライブ型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 清華大
クラス: -
科目コード: MAT.M421
単位数: 200
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 3～4Q
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

本講義は東工大−清華大学修士合同プログラムのための授業で、講義は北京の清華大学またはオンラインでおいて行われる。物質材料化学の基礎と将来の発展に不可欠な量子化学に関して、実例を交えながら講義を進める。電子の2重性、波動の2重性の発見に始まる量子論の基礎から学ぶ。水素原子に対するシュユレデインガー波動方程式の解を元に、一般の原子、水素分子、2原子分子、多原子分子、π電子系などを学ぶ。その過程で、様々な物質の理解に必要な近似法を学ぶ。また、研究のトッピクスを通して、どのように量子化学が用いられているかを学ぶ。

到達目標

・電子の2重性、波動の2重性を理解し、シュレデインガー波動方程式の意味を理解する。
・一次元および3次元の箱の中の粒子の状態や水素原子内の電子状態を量子論的に説明できる。
・角運動量やスピンを量子論の立場で説明できる。
・一般の原子、水素分子、2原子分子、多原子分子、π電子系などが量子化学的に説明できる。
・摂動法、SCF法、MO法、VB法などについて説明できる。

キーワード

シュレデインガー波動方程式, 角運動量、スピン、水素原子、2原子分子、π電子系、摂動法、MO法、SCF法、VB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・発表と討議

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	量子力学の基礎	量子力学の基礎について説明ができる
第2回	並進運動と調和振動子	並進運動と調和振動子について説明ができる
第3回	回転運動と水素原子	回転運動と水素原子について説明ができる
第4回	角運動量	角運動量について説明ができる
第5回	群論	群論について説明ができる
第6回	近似法	近似法について説明ができる
第7回	原子スペクトルと原子構造	原子スペクトルと原子構造について説明ができる
第8回	分子構造の入門	分子構造について説明ができる
第9回	電子構造の計算	電子構造の計算について説明ができる
第10回	分子の回転と振動	分子の回転と振動について説明ができる
第11回	分子の電子遷移	分子の電子遷移について説明ができる
第12回	分子の電気的性質	分子の電気的性質について説明ができる
第13回	分子の磁気的性質	分子の磁気的性質について説明ができる
第14回	散乱理論	散乱理論について説明ができる

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予習と復習（課題含む）を行うこと。

教科書

P. Atkins and R. Friedman, Molecular Quantum Mechanics 5th Edition (Oxford 2011)

参考書、講義資料等

実施担当教員の指示に従う

成績評価の方法及び基準

発表、質疑応答、レポート

履修の条件・注意事項

一般化学の基礎を修得済であることが望ましい。