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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
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.
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".
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).
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.
天然に産する鉱物の結晶の内部やその集合体には様々な組織が観察される。これらの組織は，鉱物や岩石の形成過程ならびにその後の履歴を考える上で重要な情報を含んでいる。この講義では，鉱物の内部に観察される様々な組織とその成因について解説し、鉱物の様々な組織について学びます，そして，それぞれの組織がどのように形成されるのか理解することにより，鉱物の生成履歴を知るための天然の鉱物の組織解析の基礎とします。
本講義は、鉱物構造論特論IIと同時開講します。
The aim of this lecture is to give to students an overview of basic concepts in texture and structure of mineral. Student will introduce to basics of structure and morphology, texture of minerals.
The "Advanced Lecture on Mineral Texture II" will be lectured together with "Advanced Lecture on Mineral Structure II".
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".
本授業では、鉱物学全般について理解する。
特に結晶の対称性についての基礎的事項、鉱物の性質についての基本的知識を学ぶとともに、鉱物が形成されるプロセスについても学ぶ。
Mineralogy is the science of minerals, which are the naturally occurring, crystalline elements and compounds making up the solid parts of the universe. This course will provide fundamentals on the chemical and physical aspects of mineralogy necessary for classification, description, identification, and understanding the modes of occurrence of minerals.
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.