2016年度 無機材料科学   Inorganic Materials Science

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開講元
エネルギーコース
担当教員名
菅野 了次  平山 雅章 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
木7-8(G114)  
クラス
-
科目コード
ENR.H418
単位数
2
開講年度
2016年度
開講クォーター
3-4Q
シラバス更新日
2016年4月27日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

無機固体化学は、固体を合成して構造と物性を調べると同時に応用を試みる研究を、化学の立場で整理し体系づけた学問です。磁性、イオンや電子伝導、超伝導、光学的性質など、多様な物性の担い手となる無機固体物質を自由に設計し、合成するために、物質の化学結合や結晶構造と物性に関連づけて理解することが重要です。本講義では、はじめに化学結合、構造から物性を理解する考え方を提示したのち、物質設計に必要となる様々なスケールでの結晶構造の記述法や検出法,その制御手法である物質合成法について講義します。後半では,電気的性質、磁気的性質などの物性,エネルギー変換・貯蔵材料のデバイス応用について、最新のトピックスを交えて現状と課題を説明します。

到達目標

無機固体物質を主にエネルギー変換・貯蔵材料として展開する際に必要な物性科学の考え方と知識を修得することを目標とします。本講義では、結晶構造の様々な記述法の重要性を認識するとともに、物質設計に活用できるようにします。エネルギー変換・貯蔵特性に加えて、関連する電気特性、磁気特性、光学特性について、化学結合と結晶構造との関連から理解できるようにします。

キーワード

無機固体化学,結晶構造の種類と記述方法,構造解析,無機固体物質の構造と物性,エネルギー貯蔵変換材料

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力

授業の進め方

講述を中心に,スライド,模型を使用して理解を深めていく

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 エネルギー無機材料の考え方,結晶構造(対称性と空間群) エネルギーデバイスにおける材料の重要性,基本的考え方,結晶構造の対称性と空間群の表し方を説明できる
第2回 結晶構造ー記述方法と主要な結晶構造 結晶構造の理解に必須となる基礎知識を説明できる
第3回 結晶構造ー回折法と結晶学 結晶相を同定,結晶構造を決定するための基本的な知識を説明できる
第4回 結晶構造ー様々なスケールの構造検出法 構造解析手法の原理,特徴を理解し,適切な手法を選択できる
第5回 結晶の格子欠陥,不定比性 不規則な構造の記述方法を説明できる
第6回 固溶体の化学と相図の解釈 相図を基づく物質合成の考え方を説明できる
第7回 物質の合成方法 種々の物質合成方法の特徴を理解し,手法選択ができるようにする
第8回 無機固体物質の電気的性質(電子伝導性) エネルギーデバイスにおける無機材料の重要性を説明できる
第9回 無機固体物質の電気的性質(イオン導電性,誘電性) 電気伝導性の発現機構を構造の観点から説明できる
第10回 無機固体物質の磁気的性質 さまざまな磁性が出現する際の結晶構造を説明できる
第11回 無機固体物質の光学的性質 光の吸収,反射,屈折を基にした無機材料の光機能を説明できる
第12回 無機固体物質の電気/化学エネルギー変換 イオン/電子混合導電体を用いた電気/化学エネルギー変換の機構を理解する
第13回 エネルギー変換デバイスへの応用(二次電池) 二次電池に応用される材料の開発の考え方と方向性を理解する
第14回 エネルギー変換デバイスへの応用(燃料電池,キャパシタ) 燃料電池,キャパシタに応用される材料の開発の考え方と方向性を理解する
第15回 理解度確認のためのレポートと解説 第1~14回の講義内容を理解し,演習課題に解答できる

教科書

特になし

参考書、講義資料等

Solid State Chemistry and Its Applications 2nd edition (A. R. West / Wiley)
材料科学(戒能、菅野著/東京化学同人)

成績評価の基準及び方法

理解度確認のための演習(50%)と各回ごとの小レポート(50%)で評価する.

関連する科目

  • ZIB.C452 : Fundamental Electrochemistry
  • ZIB.C401 : 電気化学応用特論

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特に無し

その他

水曜日(事前にメールでコンタクトを取ることが望ましい)

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