結晶回折学 / Diffraction Crystallography  

  髙村 仁  

  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

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。

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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.

  先端材料評価学 / Advanced Materials Characterization  

  津田 健治, 杉山 和正  

  工  

   

   

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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。

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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.

  回折・分光学特論 / Introduction to Diffractometry and Spectroscopy on Physics  

  虻川 匡司, 寺内 正己, 那波 和宏  

  理  

  後期  

  後期 木曜日 3講時  

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.

  材料構造評価学 / Structural Characterization of Materials  

  杉山 和正, 津田 健治  

  工  

   

   

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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。

 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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https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

 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.

  結晶解析学 / Applied Crystallography  

  宮﨑 讓  

  工  

   

   

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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：結晶学の初歩を学び、結晶解析法を理解する。

２．概要：結晶の成り立ちや対称操作について学び、３２種類の結晶点群を理解する。初歩的な空間群を理解し、結晶学パラメータに基づいて回折強度を計算する方法を学ぶ。

３．達成目標：対称操作を理解する。ステレオ投影を利用して結晶の方位を理解する。与えられた結晶学データから回折強度を計算できる。

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This course covers basics of crystallography, i.e., symmetry elements, point groups and space groups. After several lessons, students understand diffraction theory and how to refine crystal structure using Rietveld method.

  鉱物構造論特論Ⅱ / Advanced Lecture on Mineral Texture II  

  栗林 貴弘, 長瀬 敏郎  

  理  

  後期  

  後期 水曜日 2講時  

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.

  鉱物結晶学 / Mineralogy and Crystallography  

  栗林 貴弘, 長瀬 敏郎  

  理  

  後期  

  後期 火曜日 3講時  

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.

  電子物性Ａ / Solid State Physics  

  佐藤 茂雄  

  工  

   

   

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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

情報電子デバイスやナノ電子デバイスの元になる金属，半導体，絶縁体などの物質（無機固体）の基礎的性質を理解する。

２．概要

物質の素材としての原子の構造から始めて，原子が集まって固体となるしくみ，原子の規則的配列構造である固体結晶の性質，固体結晶中での電子の振る舞い，金属と半導体や絶縁体との違いなどについて講義する。

３．達成目標等

電子物性の基礎となるバンド理論を習得して，それを土台に固体の電気伝導，磁性，光学的性質についての理解を深めることを目標とする。

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1. Objective

Students will learn basic properties of materials (Inorganic solid) such as metals, semiconductors, insulators, and so on, which are used to make information electronic and nanoelectronic devices.

2. Outline

The lecture explains structures of atoms as components of substances, mechanism in which atoms assemble and form a solid, properties of solid crystals having regular atomic arrangements, behavior of electrons in solid crystals, differences between metals, semiconductors, and insulators, and so on.

3. Goal

This course is intended to allow students to learn band theory as fundamental knowledge, and then to understand electrical conduction, magnetism, and optical properties of solids.

  材料分析科学 / Analytical Science for Materials  

  髙橋 幸生  

  工  

   

   

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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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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.

  鉱物構造学 / Crystallography for Minerals  

  栗林 貴弘  

  理  

  前期  

  前期 火曜日 3講時  

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.