国立大学法人 東京工業大学

講義の概要とねらい

[講義の概要] 本講義では、固体化学の観点から、欠陥を含む結晶構造、絶縁体と金属の電子状態、磁性や電気伝導の原理、半導体デバイスの基本動作原理について解説する。
[講義のねらい] 材料科学と固体化学は、歴史的に固体の様々な性質をそれぞれ物理学と化学の観点から扱ってきた学問といえる。無機化学（材料科学）を履修してきた学生が化学の観点から固体の性質を学ぶことで、原子や分子の化学的性質と固体の物理的性質を関連付けて理解することができる。そして、特定の物理的性質が情報通信や創エネルギー過程における機能に利用されている例を知ることで、原子や分子から有用な材料を創製する能力を養うことができる。本講義では、まず無機化合物の代表的な物性と機能を理解する。続いて、ナノ材料の作製手法やナノ構造特有の性質を理解する。そして、これから無機化学を発展的に学ぶために必要なランタノイドとアクチノイドの化学とイオンの性質を理解する。

到達目標

本講義を履修することによって、
1) 単純なイオン固体の物性や機能がその物質に固有の結晶構造や電子状態に由来することを元素や化学結合の性質に関する基礎知識を使って説明できる。
2) ナノ材料の作製手法やナノ構造特有の物性・デバイス機能について説明できる。
3) ランタノイドとアクチノイドの化学的性質を説明できる。
4) 情報通信や創エネルギー過程で無機化合物の特定の機能が働く原理について議論できる。

キーワード

欠陥、不定比性、固溶体、遷移金属酸化物、磁性、電気伝導、超伝導体、半導体、複酸化物、ナノテクノロジー、ボトムアップ、トップダウン、量子閉じ込め、超格子、トランジスタ、発光ダイオード、f-ブロック元素、ランタノイド、アクチノイド

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

授業の進め方

本講義は、（１）欠陥化学、（２）磁性、（３）電気伝導、（４）ナノ材料、（５）ランタノイドとアクチノイドの順番で進める。そして最終回に、理解度確認のための演習と解説を実施する。

授業計画・課題

教科書

P. Atkins, T. Overton, J. Rourke, M. Weller, F. Armstrong著、田中、高橋、安部、平尾、北川 訳「シュライバー・アトキンス無機化学(上・下)」第6版（東京化学同人）ISBN: 978-4-8079-0898-1（上）、978-4-8079-0899-8（下）

参考書、講義資料等

R. J. D. Tilley著、滝澤、田中、大友、貝沼 訳「固体材料の科学」（東京化学同人）ISBN: 978-4807908585
他の講義資料は講義中に配布するとともにOCW-iにアップロードする。

成績評価の基準及び方法

期末試験（85%）と演習（15%）で到達目標の達成度を評価する。

関連する科目

• CAP.B222 ： 無機化学第二（反応と構造）
• CAP.B223 ： 無機化学（材料科学）
• CAP.A386 ： 先進無機化学第一

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修条件は特に設けないが、関連する科目（無機化学第二（反応と構造）（CAP.B222）、無機化学（材料科学）（CAP.B223））を履修していることが望ましい。

連絡先（メール、電話番号）    ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

大友明 aohtomo[at]apc.titech.ac.jp

オフィスアワー

メールで事前予約すること。