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結晶およびその表面の持つ対称性と構造と物性の関係を理解し，回折・分光実験からどのようにこれらの情報が得られるかを学んでもらう.特にX 線・中性子・電子線を用いた回折・分光実験について詳細に講義し，物質の静的構造と相転移現象がどのように観測できるかを理解して もらう.この分野に関するトピックスも紹介し，広く構造・物性に関して興味を持ってもらう.
Purpose of this lecture is to learn about the relation between crystal symmetry, structure, and physical properties of materials and surfaces. To understand how to observe static as well as dynamic properties (especially phase transisions) of materials, the details about Diffractometry and Spectroscopy using x-ray, neutron, and electron will be explained in detail. Topics related to these fields will also be introduced.
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".
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
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。
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.
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。
電子顕微鏡、電子回折を用いた先端材料評価法について解説する。まず、電子顕微鏡の装置構成、電子回折との関係など基礎的事項について述べる。次に、電子顕微鏡像の解釈の基礎となる電子回折理論、運動学的回折および動力学的回折について解説し、収束電子回折法による対称性決定と局所結晶構造解析について述べる。透過電子顕微鏡法として、回折コントラストおよび位相コントラストによる結像について述べる。また、電子線ホログラフィーによる材料の電磁場解析について述べる。最後に、走査透過電子顕微鏡(STEM)法について述べ、分析電子顕微鏡法による材料の組成や電子状態の解析について解説する。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")
Advanced materials characterization methods based on electron microscopy and electron diffraction are presented. First, basics such as the configuration of the electron microscope and its relationship with electron diffraction are outlined. Then, the electron diffraction theory including kinematical diffraction and dynamical diffraction is explained, which are the basis of the interpretation of the electron microscope image. Symmetry determination and local crystal structure analysis using the convergent electron diffraction method are noted. Transmission electron microscopy based on diffraction contrast and phase contrast is explained. Electromagnetic field analysis of the material by electron holography is presented. Finally, the scanning transmission electron microscope (STEM) method and the analysis of the composition and electronic state of the material by the analytical electron microscopy are presented.
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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．
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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.
生体分子の構造形成において重要な役割を果たす分子間相互作用について学ぶ。さらに、生体分子の構造、細胞の状態解析のための主要な手法である電子吸収・蛍光・赤外吸収・ラマン散乱・円偏光二色性・ESR・NMR・X線回折について、それらの原理を学び、生体分子の構造および細胞内状態の解析などへの応用を理解する。本科目は１年次に開講される「物理化学１」および全学教育科目「化学A」の内容を踏まえて行われる。
This course provides students with basic knowledge of intermolecular interactions forming structures of biomolecules and the principles and concepts of a variety of spectroscopic methods for measuring biomolecular structures. The spectroscopic methods treated are X-ray diffraction, UV-Vis absorption, fluorescence, circular dichroism, IR, Raman, NMR, and ESR. Students are recommended to have finished "Physical Chemistry 1" and "Chemistry-A" before taking this course.
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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。
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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.
鉱物の構造や組織の解析には、電子線を用いた解析が広く行われている。この講義では、電子線を用いた解析を行うために必要な結晶学的な基礎知識を学ぶとともに、解析方法の原理について理解する。そして、このような方法を用いて解析された鉱物の構造や組織について紹介する。
Since minerals are the basic building unit of earth materials, this course is designed to give the student mineralogy and crystallography, necessary to understand processes. Student will learn the basic principles behind the arrangement of atoms to form crystal structures, how these atoms are coordinated and bonded and how this is reflected in the external form, chemical composition, and physical properties of the crystals.