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地球深部物質に関する鉱物物理学の研究では高温高圧実験が重要な役割を果たしている。本実習では高温高圧実験の基本技術を修得するため、高圧セル部品作成と試料準備から始めて実験の一連の作業を行う。また、合成した試料の相同定および物性測定を行う。さらに、本実習では計測・制御についても取り扱う。
実験についてレポートにまとめてもらう。このレポートは「科学文」でなければならない。そのため、科学文の書き方について解説し、演習を行う。
本実習は実践的なスキルを身につけることを目的とする。
Experiments under high-pressure and high-teperature.
地球惑星物質科学の研究に必要な基礎的機器分析の原理と高圧実験の基礎を学ぶ.
This course deals with the basics of Earth and Planetary materials Science and the techniques of instrumental analyses and high pressure experiments.
マグマのミクロな性質（構造）とマクロな性質（粘度など）は密接に関係している．地球内部の高温高圧力下における両者の関係について理解を深める．
This course offers an opportunity to think about the relation between structure and properties of magma (silicate melt).
固体電子論(結晶構造、フォノン、自由電子、バンド構造など)の基礎を復習し、金属・半導体・超伝導体における電子論や、光電子分光などの電子状態を観測する実験手法について学習する。さらに、凝縮系物理学における最近のトピックスである、トポロジカル絶縁体、高温超伝導体、原子層物質などにおいて発現する様々な特異物性と、その背後にある電子構造との関連について理解する。
We revisit the basics of condensed-matter physics such as crystal structure, free electrons, and energy band structure, and learn electron dynamics of metals, semiconductors, and superconductors. We also study basic principle of key experimental techniques to prove electronic structure, such as photoelectron spectroscopy. Unusual physical properties of topological insulator, high-temperature superconductor, and atomic-layer materials, and their relationship with underlying electronic states will be introduced.
学部授業の「鉱物結晶学」・「鉱物構造学」や「顕微鏡実習」において，結晶形態，結晶に見られる成長組織，鉱物の内部構造などに関する基礎を学び，鉱物の記載方法や粉末回折実験から物質の同定方法を習得してきている．
大学院の講義では，各種観察や実験から得られる結晶学・結晶化学的な知見をより研究活動へ応用させるために必要な事項を講義する．また，これからの学問領域について議論したい．鉱物構造論特論Iは，鉱物成因論特論Iとセットで講義を行う．
鉱物構造論特論Iでは，X線回折法・中性子回折法・赤外分光法・ラマン分光法などの解析・分析手法のうち，特に回折実験に関連した内容について、これまでに行ってきた実際の研究例などを示しながら講義を行う．
Minerals are treated as minimum fundamental units in the earth science field, and information on various properties of each mineral is indispensable not only for the global earth but also for consideration of extra-terrestrial planets. Such various properties are closely related to the atomic arrangement (crystal structure) in each mineral.
The purpose pf this class is acquire fundamentals on crystallographic and crystal chemical methods to obtain structural information of each mineral: X-ray diffraction, neutron diffraction, electron microscopy, FT-IR observation, Raman spectroscopy and so on. Especially, X-ray diffraction methods are treated in this class.
The class of "Advanced Lecture on Mineral Texture I" will be lectured together with "Advanced Lecture on Mineral structure I".
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
分析技術を駆使して，材料の物性発現のメカニズム解明や物性低下・劣化等の原因究明を行うことで，新材料の設計指針を得ることができる。本講義では，材料分析の基盤となっているX線を用いた分析技術の基礎を学び，その応用についての知識を修得する。
2.概要
最初に、実験室光源、放射光、自由電子レーザなど種々の光源におけるＸ線の発生原理について解説する。次に，Ｘ線の散乱・回折の基礎ならびに構造解析の原理について解説する。さらに，Ｘ線の屈折や吸収などの光学的現象ならびにそれを利用したＸ線イメージング，Ｘ線吸収分光法の原理について解説する。最後に，放射光を用いた先端的分析技術について具体例を挙げて概説する。
3.達成目標等
・本学科の学習・教育到達目標のA、B、C、Dに関する能力を含めて修得する。
・X線を用いた材料分析法の特徴について、X線の発生原理、光学現象から理解する。
・放射光を用いた先端的材料解析技術についての知識を得る。
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)
1. Purpose
X-rays are short wavelength electromagnetic waves with high penetrating power and are essential probes for the analysis of materials. In this course, students will learn the principle of X-ray generation, optical phenomena of X-rays, and material analysis methods using X-rays.
2. Outline
First, the principles of X-ray generation in various light sources such as laboratory light sources, synchrotron radiation, and free electron lasers will be explained. Next, the fundamentals of X-ray scattering and diffraction and the principles of structural analysis are explained. In addition, optical phenomena such as refraction and absorption of X-rays and the principles of X-ray imaging and X-ray absorption spectroscopy using these phenomena are explained. Finally, advanced analytical techniques using synchrotron radiation will be outlined with specific examples.
3. Objectives
In this class, students are expected to acquire the following skills:
・Acquire skills related to A, B, C, and D of the learning and educational achievement goals of this department.
・Understand the characteristics of materials analysis methods using X-rays from the viewpoint of the principle of X-ray generation and optical phenomena.
・Gain knowledge of advanced material analysis techniques using synchrotron radiation.
In this class, lecture materials and lecture information will be transmitted via Classroom.
The class code is 4ajpbkb.
Please access Classroom and enter the class code.
鉱物結晶の成因を解明するためには，様々な観察を行い，それらの結果を総合的に判断する必要がある．鉱物の結晶構造中の情報の中には，成長時の環境に関する条件が凍結保存されている可能性のあるものがある．そうした情報を引き出すための基礎を学ぶ．
内容としては，X線回折法・中性子回折法・赤外分光法・ラマン分光法などの解析・分析手法に関して，これまでに行ってきた実際の研究例などを示しながら講義を行う．特に，鉱物成因論特論Iでは，赤外分光やラマン分光といった分光学的な手法に関連した講義を行う．
鉱物成因論特論Iは，鉱物構造論特論Iとセットで講義を行う．
Minerals are treated as minimum fundamental units in the earth science field, and information on various properties of each mineral is indispensable not only for the global earth but also for consideration of extra-terrestrial planets. Such various properties are closely related to the atomic arrangement (crystal structure) in each mineral.
The purpose pf this class is acquire fundamentals on crystallographic and crystal chemical methods to obtain structural information of each mineral: X-ray diffraction, neutron diffraction, electron microscopy, FT-IR observation, Raman spectroscopy and so on. Especially, spectroscopic methods are treated in this class.
The class of "Advanced Lecture on Mineral Texture I" will be lectured together with "Advanced Lecture on Mineral structure I".
自然科学は、人類が求めている真理の探究を科学的に行い、得られた英知を様々な分野に還元・応用し、人類に貢献する。この自然科学の探究プロセスにおいては、解決すべき課題に気づき、それに解答を与えるための仮説の提起が必要であるが、この仮説を検証したり、あるいは反証するために「実験」が重要な役割を果たす。またこの一連のプロセスおよびその結果と意義(意味）をまとめて著し、公表することによって新たな知の財産とすることができる。
自然科学総合実験（物理・化学・生物・地学の基礎事項を含む融合型実験）では、学生一人一人が自ら実験や観察を行って自然の法則やしくみを理解するとともに、それを「自分の言葉でまとめる」ことを学ぶ。これにより自然科学の学習や研究に向けての取り組み姿勢を確立する。
Natural sciences seek the truth for humanity, feedback and apply the obtained wisdom to society, and contribute to the progress of humankind. In the natural science processes, it is vital for us to notice an issue to be solved and make a hypothesis to find a solution to the issue. Experiments play important roles in confirming or disproving the hypothesis. Moreover, treasures belonging to all humankind are constructed by disclosing and publishing continuously the scientific processes and experimental results followed by discussion. Introductory Science Experiments is a laboratory experiment class consisting of interdisciplinary subjects with basic physics, chemistry, biology, and earth sciences. This class will help students to understand the law and mechanism of nature by carrying out measurements and observation by themselves. Moreover, it will help students to study how to verbalize the obtained results. In this way, students will be able to have a positive attitude towards study and research in natural sciences.
自然科学は、人類が求めている真理の探究を科学的に行い、得られた英知を様々な分野に還元・応用し、人類に貢献する。この自然科学の探究プロセスにおいては、解決すべき課題に気づき、それに解答を与えるための仮説の提起が必要であるが、この仮説を検証したり、あるいは反証するために「実験」が重要な役割を果たす。またこの一連のプロセスおよびその結果と意義(意味）をまとめて著し、公表することによって新たな知の財産とすることができる。
自然科学総合実験（物理・化学・生物・地学の基礎事項を含む融合型実験）では、学生一人一人が自ら実験や観察を行って自然の法則やしくみを理解するとともに、それを「自分の言葉でまとめる」ことを学ぶ。これにより自然科学の学習や研究に向けての取り組み姿勢を確立する。
Natural sciences seek the truth for humanity, feedback and apply the obtained wisdom to society, and contribute to the progress of humankind. In the natural science processes, it is vital for us to notice an issue to be solved and make a hypothesis to find a solution to the issue. Experiments play important roles in confirming or disproving the hypothesis. Moreover, treasures belonging to all humankind are constructed by disclosing and publishing continuously the scientific processes and experimental results followed by discussion. Introductory Science Experiments is a laboratory experiment class consisting of interdisciplinary subjects with basic physics, chemistry, biology, and earth sciences. This class will help students to understand the law and mechanism of nature by carrying out measurements and observation by themselves. Moreover, it will help students to study how to verbalize the obtained results. In this way, students will be able to have a positive attitude towards study and research in natural sciences.
自然科学は、人類が求めている真理の探究を科学的に行い、得られた英知を様々な分野に還元・応用し、人類に貢献する。この自然科学の探究プロセスにおいては、解決すべき課題に気づき、それに解答を与えるための仮説の提起が必要であるが、この仮説を検証したり、あるいは反証するために「実験」が重要な役割を果たす。またこの一連のプロセスおよびその結果と意義(意味）をまとめて著し、公表することによって新たな知の財産とすることができる。
自然科学総合実験（物理・化学・生物・地学の基礎事項を含む融合型実験）では、学生一人一人が自ら実験や観察を行って自然の法則やしくみを理解するとともに、それを「自分の言葉でまとめる」ことを学ぶ。これにより自然科学の学習や研究に向けての取り組み姿勢を確立する。
Natural sciences seek the truth for humanity, feedback and apply the obtained wisdom to society, and contribute to the progress of humankind. In the natural science processes, it is vital for us to notice an issue to be solved and make a hypothesis to find a solution to the issue. Experiments play important roles in confirming or disproving the hypothesis. Moreover, treasures belonging to all humankind are constructed by disclosing and publishing continuously the scientific processes and experimental results followed by discussion. Introductory Science Experiments is a laboratory experiment class consisting of interdisciplinary subjects with basic physics, chemistry, biology, and earth sciences. This class will help students to understand the law and mechanism of nature by carrying out measurements and observation by themselves. Moreover, it will help students to study how to verbalize the obtained results. In this way, students will be able to have a positive attitude towards study and research in natural sciences.