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鉱物学・結晶学の知見，知識，手法が応用研究においてどのように活用されているかを学びその強みと意義を把握する．
さらに，そこから学んだ知識，手法，捉え方を自身の研究の中でどのように活用できるかを考える．
To know how the knowledge, techniques and methods of mineralogy and crystallography are used in applied research, and to understand their strength and significance. Also, to consider how we can apply them in your own research.
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".
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".
本講義では，結晶成長理論に基づき，何もないところから鉱物の結晶が形成されるメカニズム（核形成と結晶成長）とその背景にある物理化学について解説する．特に，結晶化の駆動力と溶液系における物質輸送，結晶形態や組織を決める諸要因について理解を深めることを目指す．さらに，天然および実験室における鉱物の結晶化・自己組織化の例をいくつか紹介し，講義を通して身に着けた理論をどのように応用，発展させられるか実践的に考察する．
This lecture is aimed at understanding crystallization (nucleation and crystal growth) mechanism including the physics and chemistry involved in the process based on the theory of crystal growth. In particular, the driving force of crystallization, material transport in solution and the major factor controlling morphology and texture of crystals are important points to study. Examples of crystallization and texturing of natural and synthetic minerals will be given to understand how we apply those theory/principles and methods to proceed practical study.
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.
鉱物は地球科学分野において，最小構成単位として取り扱われており，各鉱物の様々な性質に関する情報はグローバルな地球だけでなく，地球外惑星を考える上でも必要不可欠である．そうした各種性質は鉱物の原子の配列様式(結晶構造)と密接な関係があり，その鉱物の原子配列を理解するために必要不可欠な結晶学・結晶化学に関する基礎の習得を目的とする．
Minerals are treated as the smallest structural unit in the field of earth science, and information on various properties of each mineral is essential not only for the global earth but also for extraterrestrial planets. These various properties are closely related to the atomic arrangement (crystal structure) of minerals, and the aim is to acquire the basics of crystallography and crystal chemistry, which are indispensable for understanding the atomic arrangement of minerals.
生体を構成する主成分であるタンパク質はアミノ酸が連結し折り畳まれた三次構造を有し、生物学的に重要な機能を発揮する際には、局所的もしくは広域的な構造変化を起こす。その動的な構造変化を原子レベルで捉え理解することは、生命現象の深い理解に重要である。本授業では、生体分子の機能と反応及びその立体構造について理解を深め、X線結晶構造解析を中心とした構造解析手法とその応用について習得する。
Proteins are a main component of living organisms with a tertiary structure in which linked amino acids are folded. When proteins exhibit biologically important functions, they undergo local or global structural changes. Dynamic protein structure information at the atomic level leads to a better understanding of life phenomena. In this course, students will gain more insight into functions, reactions, and structures of biomolecules. Students will also learn about protein structure analysis including mainly X-ray crystallography and their applications.
地質・地球環境における様々な問題や未解決の現象について，鉱物学・結晶学的見地よりメスを入れ，問題の解決をはかるための手法/アプローチを学び，得れた結果を活用するための考察力，およびその成果を人へ伝えるためのプレゼン力を身に着けることを目的とする．自身の研究についての進捗・成果発表を行い，質疑応答を通して議論を深める．また講座に所属する他のメンバーによる研究発表を聞き，議論を行う．
This lecture is aimed at acquiring the methods/skills to investigate unsolved issues/phenomena in various geological environments from mineralogical and crystallographic point of view and also improving the presentation skills. You are required to give presentations on your research progress and discuss the current issues and future plan with other members.
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.