本講義では、結晶学の基礎から物質の構造や基本的特性、格子欠陥の性質と材料機能との関係まで、無機材料の様々な機能を理解するために必要となる基礎概念を講述する。
現在実用に供されている無機材料は、複雑な組織・構造や格子欠陥を精緻に設計してつくりこむことで高機能を実現しているものが多い。本講義では、このような先端無機材料に関わる諸問題を解決し、より多彩かつ高性能な材料の開発を行うために不可欠となる結晶科学の専門知識の修得を目的とする。
1) 結晶学の基礎を理解している。
2) 原子・電子スケールの視点で無機材料の性質を理解している。
3) 無機材料の点欠陥、粒界の基礎と機能への影響を理解している。
結晶構造、対称性、逆格子、電子状態、点欠陥、粒界
✔ 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) |
各回の講義の冒頭で、前回の講義の要点を復習する。その後、新しい内容について配付資料に基づいて講述するとともに、必要に応じて演習を行う。
授業計画 | 課題 | |
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第1回 | 結晶科学概論(1) | 様々な無機材料の問題を結晶科学の観点から考察する。 |
第2回 | 結晶科学概論(2) | 様々な無機材料の問題を結晶科学の観点から考察する。 |
第3回 | 結晶の基礎(1) | 対称性と空間群を理解する。 |
第4回 | 結晶の基礎(2) | 無機材料の結晶構造を理解する。 |
第5回 | 結晶の基礎(3) | 逆格子とブリルアンゾーンを理解する。 |
第6回 | 結晶の基礎(4) | 構造因子と消滅則を理解する。 |
第7回 | 固体の電子状態(1) | 固体の電子状態の記述に関わる基礎を理解する。 |
第8回 | 固体の電子状態(2) | 様々な固体の電子状態を理解する。 |
第9回 | 無機材料の点欠陥(1) | 無機材料の点欠陥の電子状態を理解する。 |
第10回 | 無機材料の点欠陥(2) | 無機材料における点欠陥形成反応を理解する。 |
第11回 | 無機材料の点欠陥(3) | 無機材料の点欠陥の材料機能への影響を理解する。 |
第12回 | 無機材料の粒界(1) | 無機材料の粒界の構造を幾何学的観点から理解する。 |
第13回 | 無機材料の粒界(2) | 無機材料の粒界における不純物の偏析を理解する。 |
第14回 | 結晶科学のまとめ | 本講義の内容について、要点を再確認する。 |
学修効果を上げるため、教科書や配付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。
資料を配付
幾原雄一他 著「セラミック材料の物理」(日刊工業新聞社) ISBN-13: 978-4526044366
Yet-Ming Chiang他 著 「Physical Ceramics」(John Wiley & Sons) ISBN-13: 978-0471598732
Michael Glazer, Gerald Burns 著 「Space Groups for Solid State Scientists」(Academic Press) ISBN-13: 978-0123944009
上記の到達目標の達成度を演習および期末試験により評価する。配点は演習40%、期末試験60%である。
履修の条件を設けない。