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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
工学材料を取り扱う上で重要な表面・界面の基礎的物性について学び、材料の特性や機能向上に表面・界面の物理が深く関与していることについて理解を深める。
また、固体や液体の表面・界面に固有な現象やそれを解析するための手段について知識を深め、工学的諸問題解決の糸口をつかむ。
２．概要
材料の表面・界面において生ずる種々の現象について基礎的な解説を行う。また、そのような基礎的現象が実際の工業プロセスや製品とどのように関連するか講義する。
３．達成目標等
・本学科の学習・教育目標のＡ、Ｂ、Ｃ、Kに関する能力を含めて修得する。
・表面・界面の熱力学、表面張力、ぬれ、表面電子状態・結合状態といった項目について学習し、材料工学分野において表面・界面が関わる現象を正確に理解する。
講義は当面Zoomと対面によるハイブリットで進めます。講義資料（pdf）やZoomのアドレス等の情報はGoogle Classroomで逐次連絡いたしますので参照してください。
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)
Surface and interface phenomena of solids or liquids strongly correlate with industrial process. This course provides bases of condensed matter physics related to material’s surfaces and interfaces, such as surface thermodynamics, surface tension, wetting, gas adsorption, atomic and electronic structures of well-defined surfaces, electron-excitation from solid surface, thin film growth, analysis techniques for surface phenomena, etc.
材料開発を考える上で重要な諸物性、とりわけ表面・界面物性を中心に、環境負荷の低減に直結する材料・デバイス開発に表面科学が密接に関与することを理解する。また、表面・界面に固有な現象やそれを解析するための手段について知識を深め、環境分野における問題の解決に向けた表面科学的アプローチの糸口をつかむ。触媒、センサー、燃料電池などの環境負荷の低減に直結する表面・界面プロセスにおける種々の現象を基礎物性の立場から理解するための解説を行う。省エネルギー、低炭素社会の実現、環境負荷の低減といった環境科学的キーワードを念頭に、表面・界面が関わる現象の基礎的理解に不可欠な知識を習得する。
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
[2023年度 講義の情報] 本講義に関してはGoogle Classroomのクラスコード v3ew6st でお知らせします。上手く接続できない場合などは高橋英志教授(hideyuki.takahashi.c2@tohoku.ac.jp)までメール連絡を下さい。メール送信後数日以内に高橋より返事が無い場合は、届いていないことを意味しますので、再送等をお願いいたします。
１．目的
環境化学の各分野、ナノマテリアル合成および利用に不可欠な固相・液相・気相界面における様々な物理化学現象の基礎と応用について学ぶ。
２．概要
界面（表面）に関連する物理、化学現象に関わる熱力学（平衡論、速度論）の基礎と、実際の工学的、環境化学的応用に際しての諸問題について講義する。
３．達成目標等
界面（表面）物理化学、特に界面の熱力学を理解すること。その理解を具体的な材料プロセスに適応し、解析できる能力を得ることを通し、技術とその背景にある基礎的学問の係わりについて理解すること。
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[2023 class information] Please contact to Google Classroom v3ew6st if you join to this class. If you cannot access to this classroom, please send e-mail to Prof. Takahashi (hideyuki.takahashi.c2@tohoku.ac.jp) .
1. Objective
In this course, students will understand the chemical and physical properties of the solid/liquid/gas interface.
2. Overview
This course provides the basic principles of surface chemical/physical reaction. Moreover, students also learn about relationship between surface science and environmental science.
3. Others
The purpose of this course is to learn surface science, the foundation of surface science, and to deepen understanding of the basic principles and laws related to the surface science.
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
【この講義の目標】：環境・エネルギー、先端エレクトロニクスなど幅広い分野でますます重要となっている表面の化学と工学に関する基礎的な事項を学ぶ。
【達成目標】：この授業では、主に以下のような能力を学習することを目標とする。
・表面に特有な現象とは何かについて、具体例な例を通じて、その基礎概念をしっかり理解し、将来、表面化学現象が関わる様々な化学プロセスに柔軟に応用できること。
・環境・エネルギー、先端エレクトロニクスにおける表面化学の役割を理解し、その技術の在り方を構想できること。
【概要及び方法】：不均一触媒や光触媒作用、先端デバイスの動作原理などを理解する上で、気相、あるいは真空とバルク相が接する有限な厚さを有する物質表面に特徴的な現象を明らかにすることは重要である。本講義では、そのいくつかを具体的に紹介しながら、必要な物理化学の基礎と関連する表面の合成や分析手法の原理について学習する。
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【Course Objective】
This course provides basic knowledge about chemistry and engineering of surface and interface properties of materials that has become more and more important in various R&D fields of energy, environmental, advanced electronics.
【Course Description】
In understanding the operating principles of heterogeneous- and photo-catalyses or advanced electronic devices, it would be important to investigate the phenomena characteristic to the surface and interface of materials, a region of finite thickness where two homogeneous bulk phases meet. In this course, students will learn about some basic aspects of chemical synthesis and analysis on the inerface of materials, based on the fundamental knowledge of physical chemistry, along with some examples.
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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。
計測と制御はものづくりの両輪である。本講義では、物質の機能を支配する表面・界面の原子スケールからマクロなスケールにわたる広い空間スケールをカバーする最先端の計測方法および制御方法について学ぶことを目的とする。本講義で学んだことを通して、現在の計測、制御技術がどこにあり、限界が何で決まっており、何を解決すると物質・生命科学の新たなフロンティアの開拓が可能であるか、自ら洞察する能力を身につけることを最終的な達成目標とする。
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https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/doctoral.html (under "Timetable & Course Description")
Measurement and control are the two wheels of manufacturing. The aim of this lecture is to learn the most advanced measurement and control methods covering a wide range of spatial scales from atomic to macroscopic scales of surfaces and interfaces that govern the functions of materials. The ultimate goal of this course is to enable students to gain insight into the current state of measurement and control technology, its limitations, and the potential for opening up new frontiers in materials and life sciences.
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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。
優れた機能を有する製品を製造するためには，装置やプロセスの中で起こる現象（輸送現象といったマクロスケールの現象だけでなく，製品の物性や機能に関わるナノ・メゾスケールの現象）を十分理解し，製品の物性や機能を制御するためのプロセスの設計・制御の方法論を確立する必要がある。本講義では，化学工業プロセスをはじめ多くのプロセスが多相系であることを考慮し，表面張力や濡れなどの界面現象，界面を介しての輸送現象，異相界面が関わるナノ・メゾスケールの現象の基礎を説明するとともに，多相系プロセスの設計・制御において不可欠な現象のモデル化及び数値解析手法について講義する。
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https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")
To produce materials with various functions and high quality, it is important to acquire a correct knowledge of both macroscopic and microscopic phenomena in materials processing which determine the properties and functions of materials, and then to establish the procedure or guideline of process design and control being based on the knowledge. Since many chemical processes involve the multiphase system such as liquid/gas or liquid/liquid phases, in this lecture, interfacial phenomena such as surface tension and wetting, transport phenomena through the interface and meso-microscopic phenomena at the interface between two phases are introduced. The mathematical modeling and numerical simulation of multiphase processes are also presented.
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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。
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*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.
液体界面は我々の周りに広く見られ、気液界面、液液界面、固液界面と多岐にわたり、蒸発や凝縮はもとより、抽出や分離、センサー、電気化学反応など多くの例で重要な対象である。本講義では、これらの液体界面の現象を理解するための理論および計測方法の基礎を概説する。
学部で学んだ物理化学、とくに熱力学をもとに不均一な界面系に応用する発展を扱い、界面を特徴づける量を熱力学の観点から理解する。そして界面の熱力学を基盤として、さらに統計力学、電気化学、分光学、分子シミュレーションなどの手法と知見と取り扱う。
Liquid interfaces, including gas-liquid, liquid-liquid and solid-liquid, are ubiquitous in our life, and play important roles in a number of phenomena, such as vaporization, condensation, extraction, separation, sensing, electrochemical reactions, etc. This course deals with fundamental aspects of theory and measurements for liquid interfaces.
This course is based on physical chemistry, particularly thermodynamics, in undergraduate level, and extend the physical chemistry to heterogeneous systems including interfaces. We further treat statistical mechanics, electrochemistry, spectroscopy and molecular simulation to explore the detailed structure and dynamics at liquid interfaces.
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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。
Measurement and control are the two wheels of manufacturing. The aim of this lecture is to learn the history of the development of conventional techniques for measurement and control methods covering a wide range of spatial scales from atomic to macroscopic scales of surfaces and interfaces that govern the function of materials. The ultimate goal of this lecture is to develop the ability to analyze for oneself what the limits of conventional measurement and control techniques are, and what problems have been essentially solved to open up new frontiers.
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https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")
Measurement and control are the two wheels of manufacturing. The aim of this lecture is to learn the history of the development of conventional techniques for measurement and control methods covering a wide range of spatial scales from atomic to macroscopic scales of surfaces and interfaces that govern the function of materials. The ultimate goal of this lecture is to develop the ability to analyze for oneself what the limits of conventional measurement and control techniques are, and what problems have been essentially solved to open up new frontiers.
液体界面は我々の周りに広く見られ、気液界面、液液界面、固液界面と多岐にわたり、蒸発や凝縮はもとより、抽出や分離、センサー、電気化学反応など多くの例で重要な対象である。本講義では、これらの液体界面の現象を理解するための理論および計測方法の基礎を概説する。
学部で学んだ物理化学、とくに熱力学をもとに不均一な界面系に応用する発展を扱い、界面を特徴づける量を熱力学の観点から理解する。そして界面の熱力学を基盤として、さらに統計力学、電気化学、分光学、分子シミュレーションなどの手法と知見と取り扱う。
Liquid interfaces, including gas-liquid, liquid-liquid and solid-liquid, are ubiquitous in our life, and play important roles in a number of phenomena, such as vaporization, condensation, extraction, separation, sensing, electrochemical reactions, etc. This course deals with fundamental aspects of theory and measurements for liquid interfaces.
This course is based on physical chemistry, particularly thermodynamics, in undergraduate level, and extend the physical chemistry to heterogeneous systems including interfaces. We further treat statistical mechanics, electrochemistry, spectroscopy and molecular simulation to explore the detailed structure and dynamics at liquid interfaces.