学部後期課程
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最終更新日：2025年4月21日
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固体化学
「固体」は面白い。原子や分子が凝縮して「固体」になると、それまで想像もしなかった物性が発現する。なぜそのような物性が発現するのか。そのメカニズムに迫る。また、「固体」と社会の接点についても解説する。身の回りに固体材料があふれている。パソコンやスマホ、クルマ。それらを構成するデバイス(半導体デバイス(メモリ、プロセッサ)、二次電池、太陽電池、発光ダイオード、レーザー)は「固体」を利用したものである。身近なデバイスを入り口として、背景にある「物理」と「化学」を掘り下げて議論する。
Solids are incredible. Unprecedented physical properties emerge when atoms and molecules condense into solids. The mechanisms behind the properties are discussed in this lecture. In addition, the relation between "solids" and our society is discussed.
本講義では、固体がなぜある構造をとり、どのような化学結合が生じているのか、また、多様な性質がどのようにして現れるかに焦点を当て解説する。特に、電子の振る舞いは物性を決める重要な要因であり、その基本的な記述法と、導電性や磁性、光学特性、イオン伝導特性などとの関連について詳しく述べる。受講にあたっては、初等的な量子力学（量子化学）について学習していることが望ましい。
In this lecture, why a solid has a certain structure, what kind of chemical bond is formed in the solid, and how a variety of chamical and physical properties appear, are focused. Especially, since electron motion is an important factor to determine the properties, basic methods to describe the electron motion and its relation to conductivity, magnetism, and so on, are lectured in detail. For this lecture, acquisition of elemental quantum mechanics.
In this lecture, why a solid has a certain structure, what kind of chemical bond is formed in the solid, and how a variety of chamical and physical properties appear, are focused. Especially, since electron motion is an important factor to determine the properties, basic methods to describe the electron motion and its relation to conductivity, magnetism, and so on, are lectured in detail. For this lecture, acquisition of elemental quantum mechanics.
時間割／共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
0530036
FSC-CH3306L2
固体化学
一杉 太郎
火曜2限
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講義使用言語
日本語/英語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
NO
他学部履修
可
開講所属
理学部
授業計画
講義スケジュール
1. 固体化学と社会
2. 固体、表面、界面のとらえ方
3. フーリエ変換と固体化学
4. 固体物質の分類(半導体、金属、絶縁体他)
5. 半導体デバイスとプロセス化学
6. 人工知能とロボットを用いた固体化学研究
7. 固体発光デバイスの物理と化学
8. 固体と光の相互作用
9. イオン伝導現象と固体イオニクスデバイス
10. 全固体電池と界面
11. 超伝導とエネルギー材料化学
12. ナノ材料化学
13. 表面化学と触媒反応
14. エネルギー生成、太陽電池、原子力発電
Schedule
1. Solid-state Chemistry in our Society
2. Solids, surfaces and interfaces
3. Fourier transform and physical chemistry
4. Classification of solid materials
5. Semiconductor technology and processes
6. Materials research using artificial intelligence and robots
7. Light emitting devices
8. Interactions between light and solids
9. Ionic conductors and Solid-state ionics
10. Solid-state batteries
11. Superconductivity
12. Nano materials science
13. Surface chemistry and catalysts
14. Solar cells and atomic energy
授業の方法
講義
Lecture
成績評価方法
レポートおよび期末試験の結果を総合し、成績評価を行う。
Reports and term-end exam
教科書
教科書は使用せず、毎回PDFファイルを公開する。
PDF files will be delivered.
参考書
参考書としては、「キッテル：固体物理学入門」、宇野良清他訳（丸善）（上）（下）、「ウエスト：固体化学入門」、遠藤忠他訳（講談社サイエンティフィック）、「固体化学」、田中勝久著（東京化学同人）、「電子材料の化学」、笛木和雄他著（丸善）を薦める。
C. Kittel, "Introduction to Solid State Physics", Wiley (2005).
A. R. West, "Solid State Chemistry and its Applications", Wiley (2013).
履修上の注意
特になし
None
