材料科学Ⅱ / Materials Science II  

  雨澤 浩史, 千葉 大地, 野村 光  

  工  

   

   

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).

  材料科学B / Materials Science B  

  小山 元道, 秋山 英二, 横山 俊  

  工  

   

   

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

  材料科学Ⅱ / Materials Science II  

  湯上 浩雄, 川田 達也  

  工  

   

   

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).

  物質物理学基礎 / Basic Solid-State Physics  

  松井 広志  

  理  

  前期  

  前期 木曜日 2講時  

固体物理学は、熱・統計力学、量子力学をベースに築き上げられ、材料科学、電子材料などの応用分野における研究開発にとっても、基本となる学問である。新規な現象・物性を有する物質の研究が日々進められている。実際に研究活動に携わり、議論を行い、そして、学会等で発表するには、基礎的な固体物理学の知識や、考え方を身に付けておく必要がある。一般的なテキストの内容に従って講義を行い、研究活動する上で必須となる基礎事項の習得と定着を目指す。

Solid-state physics that has been established on the basis of thermodynamics, statistical and quantum mechanics is fundamental to research and development in application fields such as material science, electronic devices. This course aims to deepen understanding the basic knowledge and concepts of solid-state physics, and helps to improve your research activity. This class will be held for Japanese students.

  原子分子物理学 / Atomic and Molecular Physics  

  岩井 伸一郎  

  理  

  前期  

  前期 火曜日 3講時  

物質の電子（電荷、軌道、スピン）と電磁波である光との相互作用について、原子や分子およびその集合体である固体を舞台にして説明します。

前半は、原子や分子の電子状態と光の相互作用について、基本的な熱・統計力学、電磁気学、初等量子力学を用い、

主に下記の問題について概説します。

・なぜ量子論が必要なのか？

・原子や分子の構造

・物質（原子、分子、固体）の色と電子の波動関数の広がりの関係

・光と電子、スピンの相互作用

さらに後半では、

対象を固体（金属、絶縁体、磁性など）に拡げ、

光と物質の相互作用について学びます。また、物質の量子力学的な性質を応用した光デバイスである

発光ダイオードやレーザーの基礎のほか、超短パルスレーザーやテラヘルツ電磁波、光周波数コムなどの先端光技術およびそれを用いた光計測や物質の光制御（超高速光エレクトロニクス、光スピントロニクス）にも触れる予定です。

The basic principles of light-matter interactions not only for atomic/molecular systems but also for solid materials will be discussed.

In the former part, optical properties of atomic/molecular systems in terms of elementary electrodynamics, statistical physics , and quantum mechanics. Main subjects are shown below;

・Why is quantum mechanics necessary ?

・Electronic wavefunction and colors of matter

・Tight-binding theory (in solid state physics) and molecular orbital(in quantum chemistry)

・Electronic many body effect

・Spin-orbit interaction

Then, in the latter part, advanced laser technologies such as extremely ultrashort laser pulse, frequency comb. terahertz wave etc... and their application to material science will be introduced.

  物性物理原論Ｃ / Fundamentals of Nano-Science C  

  山下 太郎  

  工  

   

   

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

様々な物質で発現する物性物理現象について、理解を深めることを目的とする。

２．概要

金属や誘電体、磁性体、超伝導体等において発現する多彩な物理現象や

秩序状態、電場・磁場に対する応答、その微視的機構について解説する。

３．達成目標等

種々の物質の具体的な物性物理現象を理解すること。

連絡や資料掲載など必要に応じ、Google Classroomを利用する。

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)

1. Objective

To understand physical phenomena emerged in various materials.

2. Outline

We will study the various physical phenomena, ordered states, electric/magnetic responses, and their microscopic mechanisms in metals, dielectrics, magnets, and superconductors.

3. Learning objective

To understand the physical properties of many kinds of materials.

Check also google classroom.

  有機電子材料化学 / Chemistry of Organic Electronics  

  芥川 智行  

  工  

   

   

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。

 π電子系有機分子の特徴を理解させた上で、それらの形成する分子集合体の結晶構造と電子構造から導かれる導電性や磁性機能を説明する。さらに、強誘電性などの発現などを含めて、有機デバイスの分子設計と将来展望について理解させる。

 有機固体の物性に関する基礎知識を習得し、分子設計と固体物性の関係を原理的に理解し、次世代有機デバイスを構築する際に必要な、分子設計から分子集合体設計に至る道筋を、化学構造式から思考し、その機能性を判断できる。次世代デバイスとして期待される分子エレクトロニクスの最先端研究に興味をもつ。

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")

Intrinsic properties of organic p-system are firstly understood, and explain the electrical conducting and magnetic properties based on the crystal structure and electronic structure of molecular-assemblies. Further physical properties including the ferroelectricity will be explained and understand the future organic electronic devices based on the advanced molecular designs.

   Basic physical properties of organic solids will be learned, and a relationship between molecular designs and solid state physical properties will be principally understood. The load map from molecular designs to molecular assembly designs starting from chemical structures will be considered at the functionality of organic system. Future electronic devices such as molecular devices will be one of the interesting principle for device designs.

  セラミックス材料学 / Ceramics Materials  

  髙村 仁  

  工  

   

   

１．目的

セラミックス材料の基礎と特にエレクトロデバイスへの応用について学ぶ。

２．概要

セラミックス材料の結晶構造、構造欠陥、拡散、相平衡などの基礎的事項について学ぶ。さらに、セラミックス材料の機能性と応用について、誘電性、イオン伝導性などのエレクトロデバイスに重要な基礎的事項とこれらの現象の応用について学ぶ。

３．達成目標

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）。

・セラミックス材料の結晶構造、構造欠陥、相平衡等の基礎的事項を理解し、説明することができる。

・誘電体、イオン伝導体の基礎を理解し、説明することができる。

・セラミックス材料の基礎と応用について理解し、説明することができる。

This course covers the fundamentals and applications of ceramics. The basic concepts of the inorganic materials such as crystal structure, defects, diffusion, phase equilibrium will be provided. In addition, functions such as dielectric and electronic properties will be explained.

  光物理工学 / Optical Nano-Science  

  藤原 巧  

  工  

   

   

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

  光物理・光ナノサイエンスの基礎（光の本質・特徴、光と物質の相互作用など）を学び、さらに、それらの知識を活かして光学物性の応用に対する理解を深める。

２．概要

  電磁波としての光、光と物質の相互作用（古典論、量子論）、レーザーや光ファイバの物理、各種固体材料と光学物性について講義する。また、固体の構造・対称性に由来する非線形光学特性や光波を制御する機能性、光学計測、光学機器、光学デバイスについて解説する。

３．達成目標等

・光の特性、性質を理解する。

・光と物質の相互作用を、電磁気学、量子力学、物性物理学により理解する。

・光学材料、光学計測、光学機器、光学デバイスを理解する。

授業は資料配布により行います。受講希望者は、fujiwara@laser.apph.tohoku.ac.jpまでメールしてください。

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)

The Optical Physics and Photonic Engineering course offers fundamental subjects of optical matters in solids and recent application for photonic engineering. All students expect to understand and consider the related physics, materials, and devices.

  固体物性論 / Solid State Physics for Materials Science  

  好田 誠  

  工  

   

   

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)

※この科目では、必要に応じて、Classroomを使用して講義資料の提供やレポート提出を行います。

※また、状況に応じて、ZoomかGoogle Meetを利用したオンライン講義とする場合もあります。オンライン講義などの詳細についてはClassroomのお知らせに記載します。

１．目的

電子の関係する先端材料の理解と開発には電子論的な知識が必須である。この分野の高学年における高度の専門分野の授業が理解できるための固体物性の基礎知識を修学する。

２．概要

固体中の電子の性質を理解するため，電子の自由電子的振舞い，金属および半導体のバンド構造や電子状態に基づく電気的・光学的性質を解説する。

３．達成目標等

この授業では、主に以下の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。

・物性と深い関連を有する電子の基礎的量子現象，物質の電気的性質を理解する。

・専門科目である磁性材料学，界面物性学，電子材料学，セラミックス材料学の理解の助けになる基礎知識を体得する。

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)

*In this course, Classroom will be used to provide lecture materials and submit reports as needed.

*Online lectures may also be given via Zoom or Google Meet, depending on the situation. Details on online lectures and other details will be provided in the Classroom announcement.

1. Objective

Electron's property in solid state is essential for understanding and developing advanced materials involving electrons. This course is designed to provide basic knowledge of solid state physics to enable students to understand advanced specialized courses in this field in their senior year.

2. Outline

In order to understand the properties of electrons in solids, the free electron behavior of electrons and the electrical and optical properties of metals and semiconductors based on their band structures and electronic states will be explained.

3. Objectives

In this class, the main objectives are to acquire the following abilities.

To acquire abilities related to A, B, C, and D of the learning and educational objectives of the department.

To understand basic quantum phenomena of electrons and electrical properties of materials, which are closely related to physical properties.

To acquire basic knowledge that will help in understanding the specialized subjects of magnetic materials, interface materials science, electronic materials science, and ceramic materials science.