2016年度 量子化学特論   Advanced Quantum Chemistry

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開講元
化学コース
担当教員名
河内 宣之  大島 康裕  木口 学  河合 明雄  北島 昌史 
授業形態
講義
メディア利用
 
曜日・時限(講義室)
月3-4(H114)  木3-4(H114)  
クラス
-
科目コード
CHM.C532
単位数
2
開講年度
2016年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
2016年4月27日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

現代の物理化学分野における先端的研究に関連した内容について講義する。具体的な項目は以下の2つである。
(1)分子や原子の衝突現象と粒子間相互作用、
(2)光励起状態分子の緩和や化学反応の根本原理、
物理化学分野における先端的研究の理解に必要な基礎知識や基礎理論、実験方法やその原理などを習得してもらうことが目的である。

到達目標

原子分子のミクロな世界における
(1) 衝突に関連する現象、
(2) 光励起状態や光化学
に関する先端的な研究について、高度な量子力学理論に基づいた理解を目指し、必要な基礎知識や基礎理論、実験方法やその原理などについて修得し、その知識の実践的な活用の能力を高める。

キーワード

原子分子衝突、衝突断面積、一般化振動子強度、
光励起状態、光化学、緩和、時間分解分光、単一分子分光、顕微分光

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

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

講義は、前半において項目(1)衝突、後半において項目(2)光反応、を扱う。
講義の他、必要に応じて演習問題を課し、解答をレポートとして提出する。
講義に臨むにあたり、講義項目について予習すること。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 化学反応と原子分子衝突 化学反応と原子分子衝突の関係を理解する
第2回 原子分子衝突の一般論1: 衝突と断面積 衝突断面積、部分断面積、微分断面積について理解する
第3回 原子分子衝突の一般論2: 古典的な衝突と衝突断面積 古典論に基づいて、原子分子衝突の描像をつかむ
第4回 原子分子衝突の一般論3: 連続状態の波動関数と量子論的な衝突断面積 衝突は連続状態の波動関数と関係すること、量子論における断面積と波動関数の関係を理解する。
第5回 量子力学による衝突断面積1: 部分波の方法 衝突断面積を部分波の方法で求める
第6回 量子力学による衝突断面積2: ボルン近似 衝突断面積をボルン近似で求める
第7回 量子力学による衝突断面積3: ベーテの理論と一般化振動子強度 ベーテの理論と一般化振動子強度を理解できるようになる
第8回 光化学の基礎1: 光吸収と発光、電子・振動・回転の分子分光学 電子、振動、回転の各運動状態での光吸収について、エネルギースケールの違いを説明する。
第9回 光化学の基礎2: 光励起状態緩和過程、光化学反応 内部変換、項間交差、光分解、光誘起電子移動、エネルギー移動について、例を挙げて説明する。
第10回 時間分解分光1: 高速時間分解分光法 時間分解分光の計測法について説明する。
第11回 時間分解分光2: 遷移状態分光 遷移状態分光の計測法について説明する。
第12回 時間分解分光3: 光反応の位相制御 光励起状態緩和を位相制御した例をあげて、 説明する。
第13回 空間分解分光1: 単一分子分光 単一分子分光の実験例をあげて、 説明する。
第14回 空間分解分光2: 顕微分光 顕微分光の実験例をあげて、 説明する。
第15回 総括 学んだ各項目を簡単に要約する。

教科書

特になし

参考書、講義資料等

講義で資料を配布
参考書:アトキンス著「物理化学(上)(下)」(東京化学同人)

成績評価の基準及び方法

(1) 高度な量子力学理論を用いた原子や分子の諸性質の説明についての理解度、応用力を評価
(2) 配点は、期末試験(90%)、各授業での演習内容や質問などの活動(10%)
(3) 到達目標の (1)衝突、(2)光化学 を各45点で評価

関連する科目

  • CHM.C531 : 分子化学特論
  • LAS.C105 : 量子化学基礎
  • CHM.C201 : 量子化学序論
  • CHM.C401 : 物理化学基礎特論

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特に無し。

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akawai[at]chem.titech.ac.jp, 03-5734-3847

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