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最終更新日:2024年8月27日

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物質・生命工学基礎Ⅱ

物質・生命工学概論 ナノ・機能マテリアル入門
「古典的・量子力学的波動の振る舞いについて理解したうえで,ナノテクノロジーとその機能マテリアルへの応用について学ぶ」ことがこの講義の目標である.大学教養学部では基礎科学の普遍性を強調したアカデミックなアプローチで講義が行われることが多く,専門の決まっていない学生に対する講義としてはある種正しい.しかしながら,厳密性を重視した数学による表現が多用されると,高校までに学習した物理や化学の知識との間に大きなギャップを感じることも多いのではないかと思う.間違って捉えてはいけないのは,数学的難しさと物理的な難しさは違うという点である.高校物理で出てきた電子の質量は,真空中に存在する“自由な“電子の質量である.この講義では,高校までの講義内容をもとに,学部1年生から理解できるように構成している.”固体中の“電子は,真空中とは異なる質量をもち,動き回っていることを学ぶ.さらに固体中の電子の挙動を表すシュレーディンガー方程式の物理的意味を正しく理解し,どのように我々の身の回りのテクノロジーに結実しているのかをわかりやすく解説する.この講義を構造化学と相補的に使ってもらえると良いと思います.
(履修上の注意のところに学生さんからのコメント掲載,参考にしてください)

 以下の項目を具体的な題材として議論したい.
光ファイバー,電子顕微鏡,走査トンネル顕微鏡,半導体レーザ,高速トランジスタ等
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時間割/共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
51325
CAS-GC1E24L1
物質・生命工学基礎Ⅱ
長汐 晃輔
A1 A2
月曜1限
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講義使用言語
日本語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
YES
他学部履修
不可
開講所属
教養学部(前期課程)
授業計画
1  イントロダクション 2  結晶構造 3  粒子性・波動性 4  波動方程式 数学的準備 5  シュレーディンガー方程式(I) 6   シュレーディンガー方程式(II) 7  バンドの形成 8  量子閉じ込め 9 トンネル効果 10  バンドギャップの形成  11 電子・光デバイス…最終講義
授業の方法
対面,板書重視
成績評価方法
できる限り毎回の簡単なレポート(6割)+最終レポート(4割)での評価 (出席は取りますが,あまりにレポートの出来が悪いときに救済措置用に参考にする程度です)
履修上の注意
以下,学生さんからの講義コメントです,参考にしてください. 〇偏微分方程式からシュレディンガー方程式を教えて下さったため導入で躓くことなく理解 することができました。他にも構造化学の授業などでは少ししか解説されなかったりそも そも触れられなかったりする部分についてしっかり解説していただいたので、構造科学の 理解を助けるという面でも役に立ちました。1 年 の A セメスターに受講して良かったです。また毎回授業の初めに前回の内容のまとめの ようなものを行なって下さるのが、前回との授業との繋がりが強い回では助かりました。 〇ただ聞くだけではなく、板書をしながらの形式だったため、ただ聞くだけにならない点。 ⽉曜 1 限にも関わらず集中して受講できました。 ・シュレーディンガー⽅程式の解き⽅に慣れることができました。構造化学では解き⽅⾃体 は掘り下げて扱わなかったため、とても勉強になりました。 〇昨年度の意⾒でテスト期間とかぶるので最終レポートの締め切りをもっと遅くしてほしい という要望があったと聞いたが、今年の締切⽇でもテスト期間とかぶってしまっている。こ れは⽣徒にしてみれば⼤変なスケジュールではあるが、成績をつける締め切りもあるので これ以上期限を伸ばすこともできないだろう。だから最終レポートの締め切りは以前のも のでも構わないと考える。テストの勉強とレポートが直接被らないならむしろ早めに設定 してもいいのかもしれない。 ⇒最終レポートの内容を早めに伝えて時間を自分で調整してもらうようにする予定です. 〇改善を希望する点としては, バンドギャップの辺りからもう少しゆっくりと教えてもらう方がわかりやすいのかなと思います. ⇒了解です 〇レポートが毎週あり、忘れそうになることもあったので期間外提出をできるよ うにして欲しかった。 とことん生徒目線で基本的なところからとても丁寧に教えてくれたのがありがたかったです (特に偏微分方程式のところ). 〇トンネル現象やバンドギャップの形成についてのところで⽳埋め形式で計算して 求めていくのが良かったと思います。また、授業プリントのPDFを毎回オンラインで ⾒られるのはiPad でノートを取っている⾃分としては良かったです。改善を希望する 点としては特にはないですが、最初の⽅の授業の時にPDFがもう少し早く上がってい れば、予習ができて良かったと思います。 ⇒確かにね..PDFを早くupするようにします. 〇授業に関してですが、板書するような形式は珍しく、オンラインでも⾮常に集中して授業に 臨むことができました。改善を希望する点は、⽉曜1限という曜限です。⼤学⽣はかなり朝 に弱いので、5 限などにすると受講する⽣徒も増えると思います。 オンラインでしたが⾮常に楽しかったです、ありがとうございました。 ⇒ここは変更なく,今年も月1です!