授業科目名 : 量子物質科学

科目コード 10H427
配当学年 修士課程・博士後期課程
開講年度・開講期 春期
曜時限 水曜3時限
講義室 宇治化学研究所N-338C
単位数 1.5
履修者制限
授業形態 講義
使用言語 日本語
担当教員 所属・職名・氏名 化学研究所・教授・水落 憲和

授業の概要・目的

ダイヤモンド等の固体材料の原子配列および結晶構造について結晶学の立場から基礎的に詳しく論じる。次いで群論を用いることによって、ミクロスケール、マクロスケールの特性を理解できることについて講述する。また、量子物質の物性を活かした応用研究についても紹介する。

成績評価の方法・観点及び達成度

中間レポート試験、期末レポート試験により評価を行う。また,毎回講義の終わりにその日の講義内容に関する課題を課し、次回の講義時に提出させ、評価の補助とすることもある。

到達目標

結晶点群、空間群が理解でき、X線構造解析による結晶構造の解釈が可能となり、併せて結晶構造と物性との関連についても理解できるようになる。群論が、量子力学やマクロスケールな物性の理解に有用な役割を果たすことを理解できるようになる。固体材料中の点欠陥や不純物の電子状態について群論による理解が可能となる。量子物質の物性を活かした応用研究について理解できるようになる。

授業計画と内容

項目 回数 内容説明
群論と材料科学 1 群論の基礎知識、材料科学における重要性について講述する
ブラべー格子と結晶系 1 結晶構造が何によって定義づけられるかについて学ぶ
点群 1 点群の表示法、結晶に存在する点群の導出、分類について学ぶ
空間群 1 並進操作を伴う対称操作、2次元、3次元における空間群、International Table for Crystallographyの読み方について学ぶ。
テンソル 1 群論の知識を活かすことによって、マクロスケールの物性を表記できることを学ぶ。
群論入門 1 群とは何かについて学ぶ。特に材料科学において必要となる群の基礎知識を身につける。
群論の応用 4 固体材料中の点欠陥や不純物の電子状態について群論によるアプローチを学ぶ。分子の基準振動は、分子のもつ対称性によって支配されること、それらが既約表現で表記できることを学ぶ。結晶場における電子の規約表現と、物性との関わりについて学ぶ。量子物質の物性を活かした応用研究について紹介する。
期末考査 1 習熟度を評価する。

教科書

「物質の対称性と群論」今野豊彦(共立出版)

参考書等

分子の対称と群論 中崎昌雄(東京化学同人) 物性物理/物性科学のための群論入門

履修要件

量子化学の基礎を理解していること。

授業外学習(予習・復習)等

授業URL

その他(オフィスアワー等)