単位数: 2. 担当教員: 松本 祐司, 丸山 伸伍. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TCH-MAC302J.
○
Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
【この講義の目標】：環境・エネルギー、先端エレクトロニクスなど幅広い分野でますます重要となっている表面の化学と工学に関する基礎的な事項を学ぶ。
【達成目標】：この授業では、主に以下のような能力を学習することを目標とする。
・表面に特有な現象とは何かについて、具体例な例を通じて、その基礎概念をしっかり理解し、将来、表面化学現象が関わる様々な化学プロセスに柔軟に応用できること。
・環境・エネルギー、先端エレクトロニクスにおける表面化学の役割を理解し、その技術の在り方を構想できること。
【概要及び方法】：不均一触媒や光触媒作用、先端デバイスの動作原理などを理解する上で、気相、あるいは真空とバルク相が接する有限な厚さを有する物質表面に特徴的な現象を明らかにすることは重要である。本講義では、そのいくつかを具体的に紹介しながら、必要な物理化学の基礎と関連する表面の合成や分析手法の原理について学習する。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
【Course Objective】
This course provides basic knowledge about chemistry and engineering of surface and interface properties of materials that has become more and more important in various R&D fields of energy, environmental, advanced electronics.
【Course Description】
In understanding the operating principles of heterogeneous- and photo-catalyses or advanced electronic devices, it would be important to investigate the phenomena characteristic to the surface and interface of materials, a region of finite thickness where two homogeneous bulk phases meet. In this course, students will learn about some basic aspects of chemical synthesis and analysis on the inerface of materials, based on the fundamental knowledge of physical chemistry, along with some examples.
他の授業科目との関連：物理化学、特に熱力学の基礎
履修上の注意：知識だけでなく、式変形を通じた結果の導出過程、理解を重視する
It would be desirable that the students attending this class have learned basic physical chemistry and thermodynamics. The students are encouraged not only to acquire the knowledge about this class, but also to understand it through one's effort to derive equations and results.
第1週 表面とは何か：身近な表面化学現象と諸概念
第2週 表面張力と諸現象
第3週 吸着と表面の熱力学（１）
第4週 吸着と表面の熱力学（２）
第5週 液体表面での吸着と諸現象（１）
第6週 液体表面での吸着と諸現象（２）
第7週 固体表面：固-気界面での吸着と諸現象（１）
第8週 固体表面：固-気界面での吸着と諸現象（２）
第9週 固体表面：固-液界面での吸着と諸現象（１）
第10週 固体表面：固-液界面での吸着と諸現象（２）
第11週 表面分析技術の基礎
第12週 固体表面での触媒反応とそのメカニズム
第13週 半導体表面での光触媒反応とそのメカニズム
第14週 結晶成長と表面化学
第15週 まとめ
Lecture 1: What is a concept of surfaces and interfaces? -Introduction-
Lecture 2: Surface tension and the related phenomena (1)
Lecture 3: Adsorption and the thermodynamics of surfaces (1)
Lecture 4: Adsorption and the thermodynamics of surfaces (2)
Lecture 5: Adsorption at the gas-liquid interface (1)
Lecture 6: Adsorption at the gas-liquid interface (2)
Lecture 7: The surfaces of solids: Adsorption at the gas-solid interface (1)
Lecture 8: The surfaces of solids: Adsorption at the gas-solid interface (2)
Lecture 9: The surfaces of solids: Adsorption at the liquid-solid interface (1)
Lecture 10: The surfaces of solids: Adsorption at the liquid-solid interface (2)
Lecture 11: Techniques for studying solid surfaces
Lecture 12: Heterogeneous catalysis and its reaction mechanisms on solid surfaces
Lecture 13: Photocatalysis and its reaction mechanisms on semiconductor surfaces
Lecture 14: Crystal growth and surface chemistry
Lecture 15: Summary
予習として、事前に配布している講義テキストを予め熟読し，予習課題を講義前日までにClassroomにて提出すること。また復習として、講義テキストに掲載されている毎回の講義内容に関連する問題を解くなど、理解を深めておくこと。
For preparing each lecture, read the textbook and submit the pre-homework for the lecture through the Google Classroom by the day before each lecture. To deepen understanding after each lecture, review and summarize the content of learning looking back at the notes and solve the exercises and problems in the textbook (the post-homework) etc..
予習課題（50），および期末レポート（50）の100点満点。再試験はない。
The submitted pre-homework （50）for each class and the final exam（50）given in the class, which will be scored out of 100 in total. No make-up exam.
相談受付月日： 講義時間終了後。それ以外の場合は、事前にアポイントをとること。
After each lecture in the class room or the online meeting, otherwise any time at my office but an appointment should be made in advance.