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本講義は原野幸治博士（物質・材料研究機構，主幹研究員）が担当する．近年の計測技術の発展により，分子一つ一つ，またその集合体を原子レベルの解像度で可視化できる時代が到来した．従来の分析手法では多数の分子の時間および空間的な平均としての情報から分子構造の情報を得ていたが，これらの顕微手法は混合物に含まれる一つ一つの分子の「個性」を調べながら，その統計情報としてその物質の性質を研究することが可能となった．本講義では，分子を観察するための顕微鏡技術を中心に，最新の分子構造解析手法についてその基礎を学び，様々な研究例を紹介しながら，今後の分子科学にこれらの分析手法がどのように寄与できるかを議論する．
This lecture is given by Dr. Koji Harano (Principal Researcher, National Institute for Materials Science). Recent advances in measurement technology have brought us an era in which we can visualize individual molecules and their aggregates with atomic-level resolution. Conventional analytical methods obtain information on molecular structures from the temporal and spatial averages of many molecules, but these microscopic techniques make it possible to study the properties of materials as statistical information while examining the "individuality" of each molecule in a mixture. In this lecture, we will learn the basics of the latest molecular structure analysis techniques, focusing on microscopic techniques for observing molecules, and discuss how these analytical techniques can contribute to molecular science in the future, while introducing various research examples.
本講義は原野幸治博士（物質・材料研究機構，主幹研究員）が担当する．近年の計測技術の発展により，分子一つ一つ，またその集合体を原子レベルの解像度で可視化できる時代が到来した．従来の分析手法では多数の分子の時間および空間的な平均としての情報から分子構造の情報を得ていたが，これらの顕微手法は混合物に含まれる一つ一つの分子の「個性」を調べながら，その統計情報としてその物質の性質を研究することが可能となった．本講義では，分子を観察するための顕微鏡技術を中心に，最新の分子構造解析手法についてその基礎を学び，様々な研究例を紹介しながら，今後の分子科学にこれらの分析手法がどのように寄与できるかを議論する．
This lecture is given by Dr. Koji Harano (Principal Researcher, National Institute for Materials Science). Recent advances in measurement technology have brought us an era in which we can visualize individual molecules and their aggregates with atomic-level resolution. Conventional analytical methods obtain information on molecular structures from the temporal and spatial averages of many molecules, but these microscopic techniques make it possible to study the properties of materials as statistical information while examining the "individuality" of each molecule in a mixture. In this lecture, we will learn the basics of the latest molecular structure analysis techniques, focusing on microscopic techniques for observing molecules, and discuss how these analytical techniques can contribute to molecular science in the future, while introducing various research examples.
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。
A. 目的と概要
豊かで複雑な生命現象を明らかにするため，多様な生命工学技術や顕微鏡技術が開発されてきた．それらの技術は，感染症研究や創薬などにも利用されている．本講義では，生命現象に関する基礎知識を学習した後で，遺伝子工学および顕微鏡技術を中心に学ぶ．特に，各自の専門がどのように生かせるか想像しやすいように，基本的な技術から最新の技術まで幅広く講義する．
B. 授業の目標
応用物理学は，生命現象を観察，解析，制御するための技術の発展に大きく貢献してきた．最新の生命工学技術を学ぶことで，工学技術に関する知識の幅を広げるとともに，各自の専門とする知識・技術の新たな応用可能性を模索するきっかけを作る．
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")
A. Purpose and Overview
Various bioengineering and microscopy techniques have been developed to reveal diverse and complex biological phenomena. These techniques are applied in various fields such as infectious disease research and drug discovery. In this course, students will learn basic knowledge of biological phenomena, followed by genetic engineering and microscopy. In particular, the lecture will cover a wide range of techniques from basic to the latest technologies so that students can easily envision how they can be applied to their own specialties.
B. Objectives of the class
Applied physics has contributed greatly to the development of techniques for observing, analyzing, and controlling biological phenomena. By learning the latest bioengineering techniques, students will broaden their knowledge of engineering techniques and will have an opportunity to explore new possibilities of application of their own specialized knowledge and techniques.
電子顕微鏡は、光学顕微鏡でみることができない「生物試料の超微細構造」を明らかにすることができます。光学顕微鏡の千倍もの分解能を有する電子顕微鏡は、細胞や細胞小器官、ウイルスなどの微細構築を解き明かすことで、生命科学の発展に重要な役割を担ってきました。分子生物学や遺伝子工学が進歩した今日においても、電子顕微鏡解析のニーズは拡大しています。
本講義では、電子顕微鏡の原理や電子顕微鏡解析により明らかになった「からだのミクロの世界(組織や細胞の画像)」を紹介します。
Electron microscopy (EM) provides ultrastructure information of biological specimens, which cannot be observed using light microscopy. Electron microscopes have greater resolution power than light microscopes, as much as a thousandfold increase, and have played pivotal roles in the development of life science to reveal the ultrastructure organization of cells, organelles, and viruses. Even with today’s advances in molecular biology and genetic engineering, the need for EM is expanding.
This course introduces the working principle of electron microscopes and the fascinating microworld of our bodies uncovered by biological research using EM (i.e., images of tissues and cells captured by EM).
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
現代社会で用いられている固体材料における様々な機能の発現メカニズムについて学び，その機能を発現，安定化，向上させる材料組成・組織制御技術に関する知識を得る．
２．概要
原子結合や組成，微細組織の制御に基づく材料機能の発現メカニズムを学び，構造材料，電子材料，光学材料，磁性材料，エネルギー変換材料，等の機能支配因子について論ずる．また，材料機能に深く関連する結晶構造，材料組成，微細組織等の観察・測定方法について学ぶ．
３．達成目標等
材料の各種機能の発現メカニズム，および，社会で使用されている各種機能材料に関する基礎知識を習得する．
４．本講義は，Google Classroomを利用する場合がある．その場合のクラスコードは「d7o7nce」である．
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. Object
This lecture offers an opportunity to understand the origins of various physical and chemical functions of materials, which are necessary for the development of devices and equipment. The lecture will also focus on how to control and optimize the material functions for practical applications.
2. Summary
This lecture will discuss the relationship between atomic bonding/alignment in materials and various properties such as mechanical, thermal, electronic, optical, ionic, magnetic, and electrochemical properties. The operating principles of characterization techniques of morphology, structure, crystal structure, elemental composition, which are closely related to material functions, will be also lectured.
3. Goal
Students will understand the basic concepts of material functions and how to control them for practical applications.
4. Other
This lecture may be held with Google Classroom (class code : d7o7nce).
細胞生物学的実験を通じて、現代の生物学の基盤をつくっている細胞生物学を体感してもらう。具体的には、細胞内小器官（オルガネラ）を蛍光顕微鏡により観察し、オルガネラの機能や細胞内の分子物流システムについて理解を深める。
The aim of the course is to introduce basic methods in cell and molecular biology. The course includes practical exercises in modern experimental techniques and instruments that include live cell fluorescent microscopy.
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
現代社会で用いられている構造材料，各種機能性材料を設計するために必要とされる，様々な機能の発現メカニズムとその機能を発現させる材料製造技術あるいは機能を安定化させる制御技術について学ぶ．
２．概要
原子結合や微細組織の制御に基づく材料機能の発現メカニズムを学び，構造材料の強度物性の発現メカニズムと微細組織制御に主眼をおいた材料強度向上技術，あるいは電子材料・光学材料，エネルギー変換材料等の機能支配因子や機能発現に必須の加工・製造方法，最後に結晶構造や材料組成，微細組織等の観察・測定方法について学ぶ．
３．達成目標等
各種材料に所望の機能や性能を付与するための基本知識を習得するとともに，社会で使用されている各種材料に対する基礎知識を習得する．
４．その他
本講義は，Google Classroomを利用する場合がある．その場合のクラスコードは「oembw2z」である．
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. Object
This lecture offers an opportunity to understand the origins of various physical and chemical functions of materials, which are necessary for the development of devices and equipment. The lecture will also focus on how to control and optimize the material functions for practical applications.
2. Summary
This lecture will discuss the relationship between atomic bonding/alignment in materials and various properties such as mechanical, thermal, electronic, optical, ionic, magnetic, and electrochemical properties. The operating principles of characterization techniques of morphology, structure, crystal structure, elemental composition, which are closely related to material functions, will be also lectured.
3. Goal
Students will understand the basic concepts of material functions and how to control them for practical applications.
4. Other
This lecture may be held with Google Classroom (class code: oembw2z).
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
現代社会で用いられている固体材料における様々な機能の発現メカニズムについて学び，その機能を発現，安定化，向上させる材料組成・組織制御技術に関する知識を得る．
２．概要
原子結合や組成，微細組織の制御に基づく材料機能の発現メカニズムを学び，構造材料，電子材料，光学材料，磁性材料，エネルギー変換材料，等の機能支配因子について論ずる．また，材料機能に深く関連する結晶構造，材料組成，微細組織等の観察・測定方法について学ぶ．
３．達成目標等
材料の各種機能の発現メカニズム，および，社会で使用されている各種機能材料に関する基礎知識を習得する．
Google Classroom のコード： snstfz4
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. Object
This lecture offers an opportunity to understand the origins of various physical and chemical functions of materials, which are necessary for the development of devices and equipment. The lecture will also focus on how to control and optimize the material functions for practical applications.
2. Summary
This lecture will discuss the relationship between atomic bonding/alignment in materials and various properties such as mechanical, thermal, electronic, optical, ionic, magnetic, and electrochemical properties. The operating principles of characterization techniques of morphology, structure, crystal structure, elemental composition, which are closely related to material functions, will be also lectured.
3. Goal
Students will understand the basic concepts of material functions and how to control them for practical applications.
Google Classroom Code： snstfz4
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.
Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ
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（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.