固体化学

科目コード
8021045
授 業 科 目 名
和名:固体化学
英文: Solid State Chemistry
担当教員名
小玉 展宏
所属
材料工学科
学 期
前期
曜 日
水
時 限 単 位
3,4
2
授業の形式と時間数
学内室番号・電話番号
担当教員名
所属
教 文 3-204・ 889-2650
条 件
対 象 学 生
材料工学科
選択
2年次
講 義 30時 間
学内室番号・電話番号
オ フ ィ ス ア ワ ー 時 間 : 火 3 , 4 時 限 ( 予 約 す れ ば 随 時 可 )場 所 : 教 文 3 − 2 0 4
授業の目的・概要及び達成目標
1.目的・概要
(1)原 子 軌 道 ・ 分 子 軌 道 に 立 脚 し た 化 学 結 合 か ら 固 体 の 構 造 表 現 を 理 解 す る 。
(2)固 体 の 生 成 、 反 応 と 代 表 的 な 合 成 法 を 理 解 す る 。
(3)量 子 論 に 立 脚 し た 電 子 構 造 に 基 づ く 固 体 の 電 気 的 ・ 磁 気 的 ・ 光 学 的 性 質 の 基 礎 を 理 解 す る
2.達成目標
(1)化学結合に基づいた固体の構造表現、その特徴を説明できる。
(2)固体の生成、欠陥、相転移現象に関する基礎的事項を説明できる・
(3)無機・ 有機・ 半導体結晶、非晶質固体などの代表的な反応、合成法を挙げ、それらの特徴を説明できる。
(4)固体の電子構造に基づいて、電気伝導・ 誘電・ 磁気的性質を説明できる。
(5)量子力学に立脚した固体の光学現象(発光・ 吸収・ レーザー)の発現機構の概念を説明できる。
学科(プログラム)の学習・教育目標との関係
材 料 工 学 科 の 学 習 ・ 教 育 目 標 ( A)を 達 成 す る 。
カリキュラムの位置づけ
「 基 礎 科 学 I]、 「 材 料 物 理 学 I,II」 と 関 連 し て い る 。 講 義 の 内 容 は 、 2年 次 で 「 固 体 構 造 化 学 」 、 「 セ ラ ミ ッ ク 材
料 学 」 、 3年 次 で 「 機 能 無 機 材 料 学 」 、 「 固 体 物 理 学 」 の 導 入 部 と な る 。
授業の進行予定と授業の進め方
1.化学結合と固体の構造(1)結晶構造の表現と特徴
2.化学結合と固体の構造(2)量子論の基礎
3.化学結合と固体の構造(1)原子軌道・ 分子軌道と化学結合(混成軌道、共有結合、イオン結合)
4 . 化 学 結 合 と 固 体 の 構 造 ( 1 ) 共 有 結 晶 、 イ オ ン 結 晶 、 分 子 結 晶 と X線 回 折
5.固体の熱力学(1)相転移、固溶体
6.固体の熱力学(2)、格子欠陥、非晶質固体
7.固体の反応と合成(1)単結晶と多結晶、固相反応
8.固体の反応と合成(2)結晶の核生成、結晶の融液成長、溶液成長、気相成長、重合反応
9.固体の電子構造と量子論(1)量子力学の初歩とシュレディンガー方程式、井戸型ポテンシャル
10.固体の電子構造と量子論(2)自由電子近似とバンド理論の基礎概念
11.固体の電気伝導(1)半導体の電気伝導、酸化物の電気伝導、有機錯体・ 高分子の電気伝導
12.固体の誘電特性・ 磁気的特性(1)電気双極子と誘電分極、圧電体、強誘電体
13.固体の誘電特性・ 磁気的特性(2)磁気的相互作用、酸化物磁性体
14.固体の光物性(1)量子論に基づく半導体・ 誘電体・ 有機分子の光学現象(発光・ 吸収)の発現機構
15.固体の光物性(1)蛍光体、励起子、発光ダイオード、レーザー材料と応用
授業に関連するキーワード
化学結合
量子論
結晶
非晶質
結晶成長
電気物性
磁気物性
光物性
成績評価方法と基準
合否の基準
全ての達成目標に60%以上の評価を得た者を合格とする。60%未満の評
全ての達成目標が60%以上
価の達成目標が2つ以下の者については、対応する達成目標について再学習
達成されていること。
後の確認試験で60%以上と評価できれば合格とする。
教科書・参考書等
教科書:「固体化学」田中勝久 著、東京化学同人
参考書:「固体化学の基礎と無機材料」足立吟也 編著、丸善 (図書館に蔵書有り)
専門教育科目として今年度新たに開講した科目です。
各項目については、導入的な科目として、幅広く、概論的に講義したいと考えています。
物性の基礎的事項は量子論を基礎として、できる限り詳細に解説したい。