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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。
材料の機能や特性は、電子の振る舞いや原子配列などのミクロスケールの情報が、メゾスケールにおける原子集団のダイナミクスを通して、マクロなスケールに伝達されることによって発現するマルチスケール現象であり、非線形性が極めて強い。そのためそれぞれの異なるスケールで主要な役割を果たす要素の振る舞いを記述する学理への理解が極めて重要となる。本講義では、ミクロスケールにおける電子や原子の振る舞いを理解するための代表的な計算手法としてHartree-Fock法、Post-Hartree-Fock法、密度汎関数法の基礎について、メゾスケールにおける原子集団のダイナミクスを理解するための代表的な計算手法として分子動力学法とGinzburg-Landau法の基礎について紹介する。さらに、最近注目されているマテリアルインフォマティクス技術の一つであるディープラーニングの基礎についても紹介する。
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")
Materials functions and properties are multi-scale phenomena and have extremely strong non-linearity because micro-scale information such as electron behaviors and atomic arrangements affects macro-scale functions and properties through the group dynamics of atoms on meso-scale. Therefore, understanding of the scientific principle on the behaviors of principal elements in each scale is significantly important. In this lecture, basic concepts of Hartree-Fock, Post-Hartree-Fock, and DFT methods are given for understanding the behaviors of electrons and atoms on micro-scale. In addition, basic concepts of molecular dynamics and Ginzburg-Landau methods are given for understanding the group dynamics of atoms on meso-scale, Furthermore, basic concepts of deep learning are given for understanding material informatics technologies that have been attracted recently.
化学反応の基礎理論である反応動力学と分子熱統計力学について学び、化学反応を分子レベルで深く理解するための基礎を固める。
また、大学院入試の化学反応論・熱統計力学の問題にチャレンジすることで理解を深める。
（物理化学概論Cを履修していることが望ましい。）
Learn about the reaction dynamics which is the fundamental theory of chemical reaction, and set the foundation for deep understanding of chemical reactions at the molecular level. Also, deepen understanding by challenging the problem of chemical reaction theory of graduate entrance examination.
(It is desirable that you take Butsuri Kagaku Gairon C)
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材料の機能や特性の多くは、材料中の電子と原子の振る舞いを知ることによって理解することができる。逆に、材料中の電子と原子の振る舞いを理解できれば、より高い性能・機能を持った材料を理論的に設計することが可能である。ここで、材料中の電子の挙動を明らかにするには、量子化学の概念と手法の理解が必要である。量子化学の基本はシュレーディンガーの波動方程式であり、これを基礎に分子軌道法が発展した。現在では、コンピュータを活用することで、分子軌道法により材料の電子状態を解くことによって、材料の機能や特性を理解することができ、さらには新しい材料を予測することも可能となっている。本講義では、量子化学を習得するための基礎として、①原子オービタルと分子オービタル、➁分子軌道法、➂ヒュッケル法、④固体のバンド理論について学習する。
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Most functions and properties of materials can be understood from the behaviors of atoms and electrons in materials. Conversely, understanding the behaviors of atoms and electrons realizes the theoretical design of the materials with high performance and functions. Here, understanding the behavior of electrons requires knowledge on the concept and method of quantum chemistry. Basics of quantum chemistry is Schrodinger equation and molecular orbital theory has grown and advanced on the basis of the Schrodinger equation. Solving electronic states of materials by molecular orbital theory and computer realizes the understanding and predicting of the functions and properties of materials. In this class, 1) atomic orbital and molecular orbital, 2) molecular orbital theory, 3) Huckel theory, and 4) band theory of solids are given for understanding the basics of the quantum chemistry.
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本講義の目的は、原子・分子の電子状態および光や荷電粒子との相互作用を取扱う量子論的手法を紹介することにある。多数の荷電粒子からなる系の取り扱いについて解説した後、光と物質との相互作用や散乱理論について論じる。基礎理論を理解するとともに、分析で用いられる様々な分光学的実験手法との関係に留意しながら学習する。原子・分子および光と物質との相互作用を記述する基本手法の習得が達成目標である。
授業方法等はGoogle Classroom（クラスコード: mh7c55t）で通知。
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The purpose of this course is to introduce quantum-mechanical methods to describe many-electron systems and their interaction with light. Based on the methods, we discuss the electronic structures of atoms and molecules, and learn photo absorption, emission, and scattering phenomena, together with various spectroscopic methods. Students are expected to obtain the principles of methods to describe atoms, molecules, and their interaction with photons.
The Class format will be announced in Google Classroom (class code: mh7c55t).
分子の電子構造の実験・理論研究ならびに化学反応動力学を基礎から学び、分子反応ダイナミクス研究を理解できるようになることを目的とする。また、自分でもさらに学んでいくことが出来るように、基礎的な学術用語を理解する。
It aims to be able to understand experimental and theoretical research of electronic structure of molecules and chemical reaction dynamics from the fundamentals and understand molecular reaction dynamics research. Also understand the basic scholarly terms so that you can learn even more on your own.
電子状態を計算する方法としての密度汎関数法は、波動関数理論と比較して計算コストが小さい割に計算精度が高い。それ故に、量子化学者のみならず、物質合成に関わる実験研究者が日常の研究におけるツールとして、この方法を広く利用するようになってきた。本講義では、平均場近似をベースとするKohn-Shamの密度汎関数理論の基礎について学び、密度汎関数計算の成功において最も重要な役割を担う交換-相関汎関数の構築について学ぶ。
Electronic density-functional theory(DFT) offers efficient and accurate methods to calculate electronic structures of molecules and materials within relatively small computational costs as compared to the wave function theory. Thus, a lot of experimentalists as well as quantum chemists utilize the methods in DFT as reliable tools in their researches. In this course, we study the basis of Kohn-Sham DFT and of the construction of the exchange-correlation functionals which plays a decisive role in the successful DFT calculations.
化学は物質に関わる学問である。物質を構成する基本単位である原子・分子の構造と性質を理解することは、物質そのものの本質を理解するだけでなく、新物質・新反応の開発、資源・エネルギー・環境などの地球規模の諸問題の解決に重要である。ここでは，物質の分類や成り立ち，気体・液体・固体の状態変化とそのマクロな諸性質の起源について，原子・分子の化学結合様式やその集団的な振る舞いに基づいて解説する。
Chemistry is a science of substances. Understanding the structures and properties of atoms and molecules that constitute various substances as the basic units, not only leads to learning the essence of the substance itself, but also is indispensable for developing new substances and reaction schemes, to solve the global issues, such as resources, energy, and the environment. Here, the students will learn the classification and origin of substances, including the three states of matter, i.e., gas, liquid and solid and their macroscopic properties, based on the chemical bonding nature among atoms and molecules and the collective behavior of them.
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本講義では，ミクロからマクロスケールに至る熱エネルギー変換および伝熱現象の基礎物理を理解し，その知識を工学的応用に結び付けることができる能力を養成することを目的とする。特に，(1) 熱流体現象の分子動力学表現と分子スケール解析，(2) 振動流れや音響振動に基づく熱輸送とエネルギー変換の基礎，(3)マルチスケールにおける熱物質輸送現象の可視化と制御，(4) 界面現象に関わる熱統計力学，に特化した講義を展開し，これらの講義を通して，熱現象および輸送現象の本質の理解を一層深め，工学分野おける実用機器への応用が可能となるようにする．
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The students will master the basic physics of thermal energy conversion and heat transfer in both micro and macroscopic scales, and learn to link this knowledge to engineering applications. More specifically, the series lectures: i) the Molecular Dynamics and molecular-scale analyses of thermo-fluid phenomena, ii) oscillating-flow based heat transfer and energy conversion, iii) visualization and control of multi-scale heat and mass transfer, and iv) statistical mechanics regarding interface phenomena will be done. Students are expected further deepen their understanding of the essence of thermal phenomena.
化学は物質に関わる学問である。物質を構成する基本単位である原子・分子の構造と性質を理解することは、物質そのものの本質を理解するだけでなく、新物質・新反応の開発、資源・エネルギー・環境などの地球規模の諸問題の解決に重要である。ここでは，物質の分類や成り立ち，気体・液体・固体の状態変化とそのマクロな諸性質の起源について，原子・分子の化学結合様式やその集団的な振る舞いに基づいて解説する。
Chemistry is a science of substances. Understanding the structures and properties of atoms and molecules that constitute various substances as the basic units, not only leads to learning the essence of the substance itself, but also is indispensable for developing new substances and reaction schemes, to solve the global issues, such as resources, energy, and the environment. Here, the students will learn the classification and origin of substances, including the three states of matter, i.e., gas, liquid and solid and their macroscopic properties, based on the chemical bonding nature among atoms and molecules and the collective behavior of them.