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材料構造評価学 / Structural Characterization of Materials

単位数: 1. 担当教員: 杉山 和正, 津田 健治. 開講年度: 2024. 開講言語: 日本語,英語併用.

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研究科Webページ
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
(大学院シラバス・時間割・履修登録)にて確認すること。

 
 本授業は,金属材料研究所 杉山によって開講される.授業は,大きく4つのパーツに分かれ,それぞれのキーワードは,対称性,回折強度,結晶構造解析の詳細,先端量子ビーム利用である.

第1部:結晶構造の対称性をキーワードに,結晶のヒエラルキーを学習する.

第2部:周期的な原子配列からのX線の干渉現象を理解し,ブラベ格子,単位胞中の原子配列,散乱体の大きさという要因が回折パターンに及ぼす効果を,逆格子,構造因子,形状因子という観点から学習する.

第3部:単結晶構造解析から得られたデータの議論に関するトピックスを,第1部あるいは第2部で学習した項目に沿って学習する.

第4部:物質科学領域では,シンクロトロン放射光源を用いた解析が汎用されている.本専攻の授業にはこれに該当するものがいくつかあるが,放射光X線を用いた単結晶構造解析にターゲットをしぼってその最先端を学習する.

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/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

 This course will be given by Prof. Sugiyama of Institute for Materials Research. The course is divided into four major parts, each with the following keywords: symmetry, diffraction intensity, details of crystal structure analysis, and advanced quantum beam applications.

Part 1: The hierarchy of crystals is studied, with symmetry of crystal structures as the key word.

Part 2: Understanding the phenomenon of X-ray interference from periodic atomic arrangements, the effects of factors such as the Bravais lattice, atomic arrangement in the unit cell, and the size of the scatterer on the diffraction pattern are studied in terms of reciprocal lattice, structure factor, and shape factor.

Part 3: Topics related to the discussion of data obtained from single crystal structure analysis, following the topics studied in Parts 1 or 2.

Part 4: In the field of materials science, analysis using synchrotron radiation sources is widely used. There are several courses in this department, but we will focus on diffraction method using synchrotron radiation and study the state-of-the-art of this field.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

 第2節に開講される先端材料評価学の履修を希望する者は,本授業を履修していることが望ましい.

他の授業科目との関連及び履修上の注意(E)

 It is desirable for students who wish to take the course on advanced materials evaluation offered in Section 2 to have taken this class.

授業計画

・講義実施方法 :対面授業
・講義日程 (毎週月曜日:13:00から14:30)

1.ガイダンスと結晶学の基礎(ステレオ投影,点群)[4/8]
2.結晶の対称性(空間格子,空間群)[4/15]
3.周期的な原子配列からの回折(X線回折の原理と逆空間)[4/22]
4.回折パターンの理解と結晶の構造解析の実際(構造解析)[5/13]
5.結晶構造の解釈 [5/20]
6.放射光源を用いた最先端構造解析(X線異常散乱法,X線分光法)[5/27]
7.ナノ結晶材料,準結晶,非周期系物質の構造解析への展開(ナノ結晶,準結晶,非晶質)[6/3]
8.習熟度テストレポート [****]

授業計画(E)

 ・Lecture method: Face-to-face class
 ・Lecture schedule (Every Monday from 13:00 to 14:30)

1. guidance and basics of crystallography (stereo projection, point groups) [4/8].
2. symmetry of crystal (space lattice, space group) [4/15].
3. diffraction from periodic atomic arrays (principles of X-ray diffraction and reciprocal space) [4/22].
4. understanding diffraction patterns and actual structural analysis of crystals (structural analysis) [5/13].
5. interpretation of crystal structures [5/20].
6. advanced structural analysis using synchrotron radiation sources (anomalous x-ray scattering, x-ray spectroscopy) [5/27].
7. development to structural analysis of nanocrystalline materials, quasicrystals, and aperiodic materials (nanocrystals, quasicrystals, amorphous materials) [6/3].
8. proficiency test [***].

授業時間外学習

 授業の理解度を高めるために,授業終了時にタスクレポートを課す.その中には,(a)結晶外形モデルの製作,(b)International Tables for Crystallographyの閲覧,(c) 結晶構造の描画や構造因子の計算,(d)指定した論文のダウンロードなども含まれる.随時授業で指示をする.

授業時間外学習(E)

 To enhance the students' understanding of the course, tasks will be assigned at the end of each class. This includes (a) making crystal outline models, (b) reading International Tables for Crystallography, (c) drawing crystal structures and calculating structure factors, and (d) downloading assigned papers. Instructions will be given in class as needed.

成績評価方法及び基準

 基本授業の終了とともに,授業に関連したタスクを課すが,最終回に習熟度レポートテストを行う計画である.

成績評価方法及び基準(E)

 At the end of the class, students will be required to complete tasks related to the class, and a proficiency test report will be given at the final session.

教科書および参考書

    関連URL

    https://www.iucr.org/

    オフィスアワー

     オフィスアワーは,8:30より17:00.なお,直接のコンタクト,は杉山(kazumasa@imr.tohoku.ac.jp)に連絡し,予定を確保すること.

    オフィスアワー(E)

     Office hours are from 8:30 a.m. to 5:00 p.m. For direct contact, please contact Sugiyama (kazumasa@imr.tohoku.ac.jp) to schedule an appointment.

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