2019年度 固体物理化学特論第二   Advanced Solid-state Physical Chemistry II

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開講元
応用化学コース
担当教員名
一杉 太郎 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
木3-4(S224)  
クラス
-
科目コード
CAP.A444
単位数
1
開講年度
2019年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2019年3月18日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

[講義の概要] 固体材料に関わる物理化学の理解はこれからますます重要になると考えられます。本講義では、固体物理化学特論第一(CAP.A443)に引き続き、身近なデバイスを入り口として、背景にある科学について、「物理」と「化学」の両面から掘り下げて解説します。
[講義のねらい] 固体物理化学は材料化学、固体化学、固体物理、電気化学の諸要素を含む、現代社会において非常に重要な学問分野です。本講義では、細分化されて議論されてきた固体物理化学を体系的に説明し、諸現象の背景にある考え方の体得を目指します。 固体物理化学の学問に加え、社会・産業との接点、そして工学についても述べます。

到達目標

1) 固体内、表面、および、界面における原子やイオンの移動を説明できる。
2) 原子レベルやナノメータレベルで起きる諸物理化学現象を支配する原理について説明できる。

キーワード

エネルギーバンド、電子伝導、イオン伝導、固体電解質、超イオン伝導、超伝導、発光現象、光に対する固体の応答、ナノ効果、量子井戸、半導体デバイス、エネルギーデバイス

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- - - -

授業の進め方

本講義は、(1) 固体中、表面、界面における原子の移動と電子状態、(2)ナノ効果の起源、(3) 諸エネルギーデバイスの動作原理、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

  授業計画 課題
第1回 全固体電池と固体イオニクスデバイス1 全固体電池の特徴と背景にある物理と化学を説明することができる。
第2回 全固体電池と固体イオニクスデバイス2 センサーや燃料電池など、固体イオニクスデバイスの動作原理を説明することができる。
第3回 表面化学と触媒反応 固体表面での化学反応を、原子レベルで説明することができる。
第4回 ナノ材料化学 ナノ材料特有の物性について、起源を説明することができる。
第5回 超伝導とそのエネルギー材料化学 超伝導体をエネルギー応用する際に重要な物理と化学を説明することができる。
第6回 様々なエネルギーデバイスと固体電気化学 原子力発電や熱電効果など、様々なデバイスの原理と特徴を説明することができる。
第7回 理解度確認のための演習と解説 演習により総合的な理解度を高め、到達度を自己評価する。

教科書

特になし

参考書、講義資料等

キッテル 固体物理学入門 (丸善)、ISBN-10: 4621076566
S.M. ジィー 半導体デバイス―基礎理論とプロセス技術 (産業図書)、ISBN-10: 4782855508
ウエスト 固体化学 基礎と応用 (講談社)、ISBN-10: 4061543903
中戸 義禮 電気化学: 光エネルギー変換の基礎 (東京化学同人)、ISBN-10: 4807908820
アトキンス 物理化学 (東京化学同人)、ISBN-10: 4807909088

成績評価の基準及び方法

期末試験と演習で到達目標の達成度を総合的に評価する。

関連する科目

  • CAP.A443 : 固体物理化学特論第一
  • CAP.A461 : 無機固体化学特論第一
  • CAP.A462 : 無機固体化学特論第二
  • CAP.A441 : 電気化学特論第一
  • CAP.A442 : 電気化学特論第二
  • CAP.A401 : 応用化学概論第一A
  • CAP.A402 : 応用化学概論第二A

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(固体物理化学特論第一(CAP.A443))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。

一杉 太郎 hitosugi.t.aa[at]m.titech.ac.jp

オフィスアワー

気軽にメールにてご連絡下さい。時間を決めてお会いしましょう。

その他

同じく2Qに開講される無機固体化学特論第二(CAP.A462)を本講義と相補的に履修することを奨めます。

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