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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。
1. 目的
本講義では、電子の電荷とスピン、及びそれらの状態の量子性を制御する素子を扱う。特に、学部教育に於いて学んだ物理(電磁気学、量子力学)にもとづき、電荷とスピンの二つの自由度を活用するスピン機能素子の動作原理とその応用について学ぶ。加えて、電子や光の量子状態を制御する量子機能素子とその応用を理解するために必要な基礎過程を学ぶ。これらの素子を実例に、次世代集積回路や量子コンピュータへの応用に向けた知識を習得する。
2. 概要
半導体・金属磁性体の材料物性、これらの積層構造・微細構造中のスピン輸送ダイナミクス、量子力学的コヒーレントダイナミクス等の基礎過程、それらを応用した機能素子について基礎から講義する。
3 達成目標等
スピントロニクスや量子エレクトロニクスの基礎過程とそれらを利用したスピン機能素子及び量子機能素子の動作原理について理解する。
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")
授業にはGoogle Classroomを利用（oohsbc6）
1. Object
By utilizing two degrees of electrons, charge and spin, in solid state materials simultaneously, new functional devices can be developed. This research area is referred to as spintronics. In order to understand operational principles of spintronics devices for integrated circuits and quantum computers, the fundamental spin-related phenomena in various materials will be presented.
2. Description
The lecture covers spin properties of semiconductor and metallic magnets, spin transport and spin dynamics in semiconductor- and metal-based structures, as well as the basic of spintronics device operation.
3. Goal
Understand the basic spin-related phenomena in solid state physics and their application to the spintronics devices.
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前半は、磁性物理学とスピントロニクスの基礎に関する講義をする。特に種々の磁気に係わる物性に関して、実験的な観点から概説するとともに、その現象論的な取扱いに関して講義する。また、本講義後半では、強磁性体/非磁性体/強磁性体または強磁性体/絶縁体/強磁性体トンネル接合素子における磁気伝導特性、および、その特性と界面状態との関係について講義する。
授業は Google Classroomを使います。利用するときに「クラスコード」が必要です。後日お伝えします。
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In the first half of the lecture, we will give a lecture on the basics of magnetism and spintronics. In particular, we will outline various physical properties related to magnetism from experimental points of view, and give a lecture on their phenomenological treatment. In the latter half of the lecture, we will give a lecture on the spin-dependent tranport in ferromagnet/non-magnet/ferromagnet devices or ferromagnet/insulator/ferromagnet tunnel junctions and the relationship between their physical properties and the interface state.You need "Class code" for Google Classroom. We will tell you the code later.
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物質の磁気的性質を利用して多くの磁性材料が開発され、様々な分野に応用されている。磁気の本質は電子のスピンにあるが、近年、巨大磁気抵抗効果（GMR）やトンネル磁気抵抗効果（TMR）などの電子のスピンと電荷を制御するスピントロニクスが注目を集めている。本講義ではソフト磁性材料、ハード磁性材料、磁性薄膜、さらにはスピントロニクスの物理や材料・デバイスに関わる基本特性・動作原理について概説する。
この科目はGoogle Classroomを使用して講義資料と講義情報を発信します。
クラスコードは 3osrzb4 です。
Google Classroomにアクセスし、クラスコードを入力してください。
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Magnetic materials have been developed using magnetic properties of various materials. Recently, spintronics is one of the attractive research areas, which is related to various kinds of magnetoresistance effects such as the giant magnetoresistance (GMR) effect and the tunnel magnetoresistance (TMR) effect. This course is dedicated to understand the basis of soft magnetic and hard magnetic materials and recent topics on nanomagnetic structures. In addition, the recent development of spintronics and its applications will be also presented.
This course uses Google Classroom to deliver lecture materials and information.
The class code is 3osrzb4.
Visit Google Classroom and enter the class code.
次世代の超低消費電力エレクトロニクス、大容量情報記録システム、メディカル・バイオ技術、高効率モータなどをもたらす基幹技術であるスピン工学に関する理解を深めることを目的とする。ソフト・ハード磁性材料からスピン工学デバイス応用や電子工学の新しいパラダイムの創製に至るまでの広範でかつ深い専門知識を学習する。それを通じて博士課程学生に必要とされる問題発見・設定・解決能力を修得する。
This course aims to give deeper understandings of spintronics, which will provide ultra-low power-consumption electronics, large-scale information storage system, medical-bio applications, and high-efficiency motors in the next generation. Students will learn about comprehensive and high expertise from soft and hard magnetic materials to spintronics device applications and the manifestation of new paradigms in electronics. As a result, students will acquire the problem finding, setting, and solving abilities which are required for doctoral course students.
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.
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前半では磁性体に固有のギガヘルツ帯の高周波磁気物性、後半では磁性体の光学的特性やフェムト秒領域のスピン動力学について講義する。それらの磁気・スピン物性に関わる物理概念を直観的かつ数学的に理解できるようにする。また、それら物性を応用した実用素子の原理、実用磁性材料についての理解を深める。
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The first half of this course is the lectures on radio-frequency (rf) magnetic property. The latter half is the lectures on optical properties and spin dynamics on an ultrafast timescale. These lectures are aimed to be able to intuitively and mathematically understand relevant physical concepts. Several rf magnetic devices and magneto-optical devices will be also described to understand the principles of the devices and practical magnetic materials used therein.
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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
現代のエレクトロニクスを支えているのは、Solid Stateと呼ばれる固体材料である。この授業では、現代のデバイスを支える広範な電気電子材料の基礎及び応用について学ぶ。
２．概要
電気電子材料の基礎及び材料作成法や微細構造形成法をも含めた応用について、磁性材料、導電材料、絶縁材料、誘電体材料、半導体材料、有機材料等を例に講義する。
３．達成目標
この授業では、種々の電気電子材料の基礎及びその応用原理の理解を目標とする。
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1. Objective
Current electronics is supported by solid materials called as solid state. In this course, students will understand basic of wide range of electric and magnetic materials which support current devices and the application.
2. Outline
In this course, the lecture explains basic of electric and magnetic materials, preparation methods of the materials, microstructure forming method including the application with magnetic materials, conducting materials, insulating materials, dielectric materials, semiconductor materials, organic materials as the examples.
3. Goal
This course is intended to allow students to understand basic of various electric and magnetic materials and principle of the application.
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※対面授業
※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。
目的・概要
現在の材料学では、ナノスケールでの物質の構造や組織を制御して新しい機能を発現させることが重要な課題となっている。本講義では、ナノスケールの構造・組織制御に関する物理学・材料学基礎から説き起こし、様々なナノ構造に基づいて発現する新機能（主に電磁気機能）を紹介し、さらにその機能がどのようにデバイスに応用されるかを、金属や半導体という従来の枠組みを超えて講義する。
達成目標
様々なナノ構造を有するデバイスの機能について、材料科学の観点から議論できるようになる。
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* This class is face-to-face.
* In this class, we will use Classroom to provide lecture files and to submit reports, as necessary.
Objective and overview
In recent materials science, it is getting important to make new functionalities by controlling nano-scale materials structures such as metals and semiconductors. In this course, students will learn about physics and materials science to understand the relation between nano-scale structures and their functionalities. Furthermore, various examples of functionalities based on nano-scale materials structures and their spintronic device applications are introduced to help students gain the concept of nano-science.
Goal
This class is designed to help students understand and discuss the functions of devices with various nanostructures from the viewpoint of materials science.
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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
磁性材料は広範多岐にわたっている。この講義では磁性と磁性材料の物性について理解し、その応用について学ぶ。
２．概要
物質の磁気的性質を利用して多様な機能をもつ磁性材料が開発されている。この講義では磁気の根源からいろいろな磁気特性を理解するための基本的な物性を学ぶ。その後、各種磁性材料の特徴や応用について学ぶ。
３．達成目標等
・本学科の学習・教育目標のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｋに関する能力を含めて修得する。
・磁気の根源とそれから得られる磁気物性について理解し、説明できる。
・物質の磁気的性質とそれを利用した様々な磁性材料について学び、それらの特徴や用途を説明できる。
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1. Purpose
Magnetic materials have been developed using magnetic properties of various materials. This course is dedicated to understand the basis of magnetism and magnetic materials. Students also learn about their applications.
2. Overview
Magnetic materials with various functions have been developed by utilizing their magnetic properties. In this lecture, we will explain the basics of magnetism and material science for understanding various magnetic properties of materials. After that, we will also introduce the characteristics and applications of various magnetic materials.
3. Goal
・ To acquire abilities related to A, B, C, D, and K, which are the learning and educational goals of this department.
・ To understand and to explain about the origin of magnetism and magnetic properties.
・ To learn about various magnetic materials, and to explain their characteristics and applications.
This course uses Google Classroom to deliver lecture materials and information.
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.