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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。
最近の材料に利用されている多様な機能性の解明とその制御のためには、固体中の電子の挙動とそれに関する固体物理の基礎を理解することが必須である。固体中で電子、フォノン、フォトンが生み出す機能性について熱伝導現象、磁性および群論(結晶対称性)や物性テンソルなどを題材として紹介しながら固体物理学の基礎を学ぶ。
本授業は原則英語により行う。
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")
Solid state physics is getting important to understand the relation between various functionalities and materials. Especially, electron, phonon and photon play important to create new functionalities. In this course, students can deepen their understanding of fundamental solid state physics through various examples such as electrons, phonons, and photons in solids, including thermal conduction phenomena, magnetism, group theory (crystal symmetry), and the tensor of physical properties, as well as the fundamentals of solid state physics.
In principle, this class will be conducted in English.
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
結晶の物性を系統的に理解するためには、周期場中の電子の挙動を学ぶ必要がある。この授業では、Ｂｌｏｃｈの定理を中心に固体内の伝導電子の挙動について、その基礎的な取り扱い方を学ぶ。
２．概要
量子力学と物性物理原論Ａで学んだ事を基にして、自由電子による金属の比熱や伝導現象を扱う。ついで、周期場中の電子に関するＢｌｏｃｈの定理を扱い、Ｂｌｏｃｈ関数の諸性質や電子のエネルギー帯形成についての一般論を学ぶ。種々の金属のバンド構造を概観し、外場による固体内のＢｌｏｃｈ電子の運動を半古典論の範囲で記述する方法を学ぶ。
３．達成目標等
この授業では主に以下のような能力を習得することを目標とする。
・金属結晶内部の電子の古典的な描像を理解する。
・個々の結晶の多様なバンド構造を理解する基礎を習得する。
・半導体・絶縁体の電子状態を記述する強結合近似を習得する。
資料掲載など必要に応じてGoogle Classroomを利用するので、確認するようにしてください。
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)
1. Purpose and Target
Study the basic knowledge of Bloch theorem to understand the behavior of conduction and valence electrons in periodic potential of metallic and insulating crystals.
2. Outline
Electric and thermal properties of free electrons in metals will be given based on the knowledge of quantum mechanics and solid state physics A．Bloch theorem in periodic potentials will be proved and applied to understand the basic properties of band structures and band gaps in various kinds of crystals. The course ends up with the brief introduction of response of conduction electrons to external electric and magnetic fields in wave packet form.
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.
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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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the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
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.
固体電子論(結晶構造、フォノン、自由電子、バンド構造など)の基礎を復習し、金属・半導体・超伝導体における電子論や、光電子分光などの電子状態を観測する実験手法について学習する。さらに、凝縮系物理学における最近のトピックスである、トポロジカル絶縁体、高温超伝導体、原子層物質などにおいて発現する様々な特異物性と、その背後にある電子構造との関連について理解する。
We revisit the basics of condensed-matter physics such as crystal structure, free electrons, and energy band structure, and learn electron dynamics of metals, semiconductors, and superconductors. We also study basic principle of key experimental techniques to prove electronic structure, such as photoelectron spectroscopy. Unusual physical properties of topological insulator, high-temperature superconductor, and atomic-layer materials, and their relationship with underlying electronic states will be introduced.
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).
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
物性物理原論Ａ・Ｂの講義内容の理解を深め、応用力を養う。
２．概要
物性物理原論Ａ・Ｂで講義する内容（結晶構造、結晶による回折と逆格子、結晶結合、フォノン、絶縁体の熱的性質、金属のドルーデ理論、自由電子の比熱、自由電子近似や強結合近似でのバンド構造，光学的性質，輸送現象の半古典的扱い）にそって、高度な問題を解く。授業中に解法を発表してもらう．また小テストやレポートで理解を深める．
３．達成目標等
問題を解く力、人前で発表する要領、読みやすいレポートを書く力を養う。
４．受講方法
Google Classroomを利用する場合がある
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
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https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
1. Purpose
The purpose of this course is to understand the content of "Solid State Physics A・B" deeply by taking advanced exercises.
2. Outline
Contents are what are studied in "Solid State Physics A・B" (Crystal structure, diffraction and reciprocal lattice, crystal binding, phonon, thermal properties of insulator, Drude theory of metal, specific heat for free electrons, band structure based on nearly free electron approximation and tight binding approximation, optical properties, semiclassical treatment of transport phenomena).
Students present solutions for some problems in class. Short tests and/or reports are also given to check and deepen their understanding.
3. Goals and objectives
Students develop abilities of calculation, presentation, and writing report.
4. Format
Google Classroom is used if necessary.
材料の機械的・電気磁気的・光学的・熱的特性など種々の物性はその結晶構造の対称性や局所構造と密接な関連性を示す。本講義では、結晶の対称性の表現や物性のテンソル表現について学び、主として機能性セラミックスの電気(誘電)的性質や光学的・熱的性質の理解を深める。
Physical properties of functional materials such as electrical, optical, and thermal properties are described by the symmetry of crystal structure and its local arrangement. This course delivers lectures on tensor representations of physical properties for crystalline materials and gives deep insights into their electrical, optical, and thermal properties.
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
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.
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