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結晶回折学 / Diffraction Crystallography

単位数: 2. 担当教員: 髙村仁. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TME-MSE212J.

主要授業科目/Essential Subjects

○

授業の目的・概要及び達成方法等

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)

１．目的
材料科学において重要な結晶学の基礎知識を習得すると共に、結晶の構造解析法の基礎を学ぶ。

２．概要
結晶の対称性と各種物質の結晶構造を理解する。また、Ｘ線回折法および電子顕微鏡法等の解析手法の原理について学ぶ。

３．達成目標等
この授業では、主に以下のような能力を修得することを目標とする。
・本学科の学習・教育目標のA、B、C、Dに関する能力を含めて修得する（＊１備考欄参照）。
・材料の結晶構造を理解するための基礎知識を修得すると共に、実際に構造解析を進めるために回折法の原理を理解して応用できるようにする。

授業の目的・概要及び達成方法等(Ｅ）

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)

This course covers the fundamentals of crystallography and diffraction from solids. The contents cover symmetries in crystals, reciprocal lattices, and principles and techniques for X-ray and electron diffraction patterns.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

第4セメスターに開講されます。ベクトル空間とフーリエ変換に関する数学を理解している必要があります。

他の授業科目との関連及び履修上の注意(Ｅ）

This course will be opened for a latter half part of 4th semester. Mathematics courses covering vector spaces and Fourier transformation are prerequisite. This class will be given by hybrid manner (in-person + online).

授業計画

講義内容

・結晶構造（単位胞、格子点、結晶系、ブラベー格子）
・結晶の対称性と記述方法（対称操作、空間群、面と方向、ステレオ投影）
・逆格子とEwald球（逆格子、散乱）
・回折現象の数学（フーリエ変換）
・Ｘ線回折法の結晶構造解析への応用（Ｘ線、粉末Ｘ線回折法）
・電子回折法（電子回折パターン）
・透過電子顕微鏡法の原理と応用（明視野、暗視野、高分解能）
・結晶における電子構造

50ページ程度の講義資料を配布する。

授業計画(Ｅ）

Contents

・ Crystal structure （unit cell, lattice point, crystal system, Bravais lattice）
・ Symmetry and how to describe crystals （symmetry operation, space group, Miller indices, stereographic projection）
・ Reciprocal lattice and Ewald sphere
・ Mathematics of diffraction (Fourier transform)
・ X-ray diffraction
・ Electron diffraction
・ Transmission electron microscopy
・ Electronic structure in crystalline materials

A 50-pages handout will be provided.

授業時間外学習

以下のURLに講義資料を掲載するので、予習・復習に役立てること。
https://ceram.material.tohoku.ac.jp/takamuraken/node/10
配付資料はGoogle Classroomで提供されます。

授業時間外学習（Ｅ）

References for the lecture will be posted to the following URL, which you should use for preparation and review.
https://ceram.material.tohoku.ac.jp/takamuraken/node/10
Handouts will be also provided via Google Classroom.

成績評価方法及び基準

定期試験、演習問題のレポート、小テスト等を総合して評価する。

成績評価方法及び基準(Ｅ）

Evaluation will be made based on final exam, mini quiz, and reports.

教科書および参考書

物質からの回折と結像 -透過電子顕微鏡法の基礎-, 今野豊彦, 共立出版 (2003) ISBN/ISSN: 9784320034266 資料種別:参考書
「演習X線構造解析の基礎」必修例題とその解き方, 早稲田嘉夫、松原英一郎、篠田弘造, 内田老鶴圃 (2008) ISBN/ISSN: 9784753656325 資料種別:参考書
Ｘ線構造解析, 早稲田嘉夫、松原英一郎, 内田老鶴圃 (1998) ISBN/ISSN: 9784753656066 資料種別:参考書
材料評価のための高分解能電子顕微鏡法, 進藤大輔、平賀賢二, 共立出版 (1996) ISBN/ISSN: 9784320071384 資料種別:参考書

オフィスアワー

木曜日 14:30-16:30

オフィスアワー（Ｅ）

Thursday 14:30-16:30

備考

＊１記号A-Mについては、マテリアル・開発系の教育目標を参照してください。
https://www.material.tohoku.ac.jp/department/purpose.html

教科書については、冊子を配付