国立大学法人 東京工業大学

講義の概要とねらい

　本講義では、磁気的な相互作用の根源となるスピン角運動量と交換相互作用の理解から出発し、他の磁気的相互作用、その結果、発現する強磁性、反強磁性、らせん磁性について理解し、さらに金属磁性の基礎を学ぶ。また、磁気応用の基礎となる磁気異方性等についても取り扱う。
　磁気現象は、無機材料、金属材料、有機材料など多様な物質において広範に観測され、また多岐に亘る技術にも応用展開されている。これらの磁気現象の起源は、電子移動を伴わない絶縁体と電子移動を伴う金属とでその取り扱い方が大きく異なり、磁気現象を理解するためには、それぞれ電子状態に対して特徴的な磁気的相互作用を理解することが必須である。本講義では、これらの理解を通して、磁気現象を包括的に捉えるための基礎知識を修得する。

到達目標

本講義を履修することにより、以下の能力を修得する。
1) 絶縁体、金属において特徴的な磁気的相互作用から多様な磁気物性が如何にして生まれるかについて理解することができる。
2) 物質科学において見出される新たな磁気現象を、磁気物性とその微視的な起源を対応付け、自らの力で考え解釈し、磁気現象の本質を捉えることができる。
3) 磁性材料を応用するために必須となる巨視的な磁気物性の取り扱い方について理解することができる。

キーワード

磁気モーメント, スピン角運動量, 交換相互作用, 超交換相互作用, 二重交換相互作用, ジャロシンスキー・守谷相互作用, 結晶場分裂, ヤーン・テラー効果, 強磁性・反強磁性の分子場理論, らせん磁性, スピン波理論, Stoner理論, RKKY相互作用, 近藤効果, 磁気異方性, 磁化過程, 磁区構造, 磁気と伝導, スピントロニクス

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

授業の進め方

適宜、講義に関連する演習問題等に取り組みながら理解を深められるように授業を進める。

授業計画・課題

教科書

以下の参考書のいずれかを参照のこと。

参考書、講義資料等

安達健五著「化合物磁性」裳華房、永宮健夫著「磁性の理論」吉岡書店、芳田奎著「磁性」

成績評価の基準及び方法

磁気的相互作用と磁気物性の起源についての理解度を評価する。期末試験で成績を評価する (100%)。

関連する科目

• MAT.M408 ： 量子統計力学
• MAT.M407 ： 固体物理特論
• MAT.C401 ： 誘電体・強誘電体特論

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

学部レベルの電磁気学、量子力学、統計力学を履修していること。