国立大学法人 東京工業大学

講義の概要とねらい

以下の3項目に焦点を絞って講義を行う。（１）凝縮相、特に結晶などの周期的ポテンシャル内で生ずる電子状態であるエネルギーバンド構造の特色を解説する。それに基づいて、凝縮相物質における光励起状態と関連素励起（励起子状態など）について基礎的知見を習得する。（２）物質に光励起等でエネルギーを供給すると、非平衡状態としての励起状態が出現する。特に凝縮系においては、共同現象と密接な関連をもつ新しい現象が出現することがある（光誘起相転移）。このような光物質科学の新しい展開を理解するために必要な（（１）に加え電子相関効果など）さらなる基礎的事項の習得と最新の成果、最新の測定法についての解説を、まず有機物質を対象として実施する。（３）続いて遷移金属酸化物などの無機材料に関して、有機材料と同様に、電子相関効果などによる特異な電子的特性の解説と固体内光励起状態の特徴の紹介を行う。

到達目標

電子バンド構造に基づいて、各種固体や凝縮相物質が示す伝導、磁性、光学特性の間の関連を理解し、逆に各種特性から固体の電子状態を解析できるようになることを目的とする。この基礎的知識の上に、電子相関や電子-格子相互作用の光伝導、光学特性への影響や、それを利用した光による相転移の制御という、新しい固体科学分野の息吹を伝えることも講義の目的とする。

キーワード

固体物理学、バンド構造、協力的相互作用、相転移、電子相関、電子-格子相互作用、光キャリヤ発生、光誘起協力現象

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

授業の進め方

授業の前半で、（１）基礎的な固体物理の概念と物質の光学的特性、（２）光励起状態の特徴と固体内の各種相互作用の光特性への影響、についてを腰原が講義する。後半では沖本が、遷移金属酸化物を具体的な例として、強い協力的内部相互作用を有する物質の光学特性と光応答について解説する。

授業計画・課題

教科書

・Optical Properties of Advanced Materials, Springer Series in Materials Science 168, ed. by Y.Aoyagi and K.Kajikawa.
・光物性の基礎　工藤恵栄　著　（オーム社）

参考書、講義資料等

・Optical Properties of Low-Dimensional Materials" (World Scientific, Singapore, 1998), ed. by T.Ogawa and Y.Kanemitsu, Vol2.
・Photo Induced Phase Transition" ed. by K. Nasa (World Scientific, Singapore 2004)
・光誘起構造相転移（腰原著、共立出版）

成績評価の基準及び方法

各種固体や凝縮相における電子状態の特徴、特に光励起状態の基礎的知見の習得ができて居るか、課題レポートによる評価を行う。

関連する科目

• PHY.C340 ： 基礎固体物理学
• CHM.B335 ： 固体化学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

量子力学の初歩的知識と凝縮系物質への興味