到達目標
1. 固体の結晶構造，逆格子に関する基本について説明できる。
2. 量子力学，統計力学の基本について説明できる。
3. 多彩な固体物性の基本について説明できる。固体物性の基本とは、化学結合，格子振動，熱的性質，自由電子論，バンド理論，電気伝導，光学的性質，磁気的性質，半導体，超電導である。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安(優) | 標準的な到達レベルの目安(良) | 未到達レベルの目安(不可) |
| 評価項目1 | 固体の結晶構造，逆格子の基本について説明できる。 | 固体の結晶構造，逆格子の基本について理解できる。 | 固体の結晶構造，逆格子の基本について理解できない。 |
| 評価項目2 | 量子力学，統計力学の基本について説明できる。 | 量子力学，統計力学の基本について理解できる。 | 量子力学，統計力学の基本について理解できない。 |
| 評価項目3 | 多彩な固体物性の基本について説明できる。 | 多彩な固体物性の基本について理解できる。 | 多彩な固体物性の基本について理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SA① 数学・物理・化学などの自然科学、情報技術に関する共通基礎を理解できる。
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB② 自主的・継続的な学習を通じて、専門工学の基礎科目に関する問題を解決できる。
教育方法等
概要:
物質および材料の構造や物性は、すべて電子の振舞いによって支配されている。先端分野では、物質や材料の設計や開発が原子レベルで精密制御されており、固体構造やその機能を理解するためには、量子力学と統計力学に基づく理解が不可欠である。本授業では、固体の結晶構造について述べた後、量子力学と統計力学の基本を説明し、バラエティに富む固体物性を紹介する。
授業の進め方・方法:
量子材料学では、初等的でない物理や数学を扱う機会が多い。納得した理解を得るために、教科書記載の数式の導出や量子数学に関する練習問題を自ら解くことを勧める。
注意点:
量子材料学では、本科で履修した数学的内容以外に、群論，特殊関数やフーリエ変換等の知識も不可欠である。少なくとも、本科で履修した数学，物理，理論化学をよく復習しておくこと。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
結晶構造 |
固体の結晶構造について説明できる。
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| 2週 |
逆格子 |
逆格子について説明できる。
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| 3週 |
量子力学の基礎 |
量子力学の基本について説明できる。
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| 4週 |
量子力学の基礎 |
量子力学の基本について説明できる。
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| 5週 |
統計力学の基礎 |
統計力学の基本について説明できる。
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| 6週 |
化学結合 |
固体の化学結合を説明できる。
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| 7週 |
格子振動 |
格子振動の基本について説明できる。
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| 8週 |
熱的性質 |
固体の熱的性質の基本について説明できる。
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| 4thQ |
| 9週 |
自由電子論 |
自由電子論の基本について説明できる。
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| 10週 |
バンド理論 |
バンド理論の基本について説明できる。
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| 11週 |
電気伝導 |
固体の電気伝導の基本について説明できる。
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| 12週 |
光学的性質 |
固体の光学的性質の基本について説明できる。
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| 13週 |
磁気的性質 |
固体の磁気的性質の基本について説明できる。
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| 14週 |
半導体 |
半導体の性質の基本について説明できる。
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| 15週 |
超電導 |
超電導の基本について説明できる。
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| 16週 |
定期試験 |
第1週から第15週の授業内容
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |