シラバス参照

科目名 材料科学特論1 
科目名(英字) Advanced Materials Science Ⅰ 
担当者氏名

菅 章紀

対象研究科・専攻 理工学研究科交通機械工学専攻修士課程 
講義学期 前期 
単位数



準備学習・事後学習
講義内容をより良く理解するために、事前に配布プリントや関連資料を読み、学習すること。受講後は、講義内容の整理し、復習を行うこと。

毎回、講義時間の2倍の自学自習が求められます。 
授業の概要と目的
自動車や航空機などの乗り物やパソコン、携帯電話など、日常の至る所にエレクトロニクス技術は用いられ、その発展は目覚ましいものがある。その技術を支えるためには、デバイスとなる固体材料の物性を引き出し、制御することが重要であり、結晶構造を原子・電子レベルで解析する必要がある。材料科学特論Ⅰでは、X線を用いた結晶構造を中心に原子レベルでの解析原理や手法などについて講義する。 
該当するCP(カリキュラム・ポリシー)およびDP(ディプロマ・ポリシー)
本授業はCP1.4およびDP1に該当する。 
科目ナンバリングコード
GTT11201 
到達目標
X線回折による結晶構造解析の原理と手法が理解できる。 
授業内容
番号 【項目欄】 【内容欄】
1. 結晶構造の基礎-1  材料の位置づけ、結晶の基本となる結晶系、単位格子、配位数などついて説明し、結晶構造の基礎を理解する。 
2. 結晶構造の基礎-2  結晶構造を評価する手法の一つであるX線回折の原理(散乱、干渉、回折)とブラッグの法則について説明する。 
3. 結晶構造の基礎-3  結晶面(ミラー指数)、格子定数と結晶面の関係について説明する。またX線回折、結晶面、格子定数の関係を理解するために、X線回折パターンにおいて、最小二乗法による格子定数の算出も行う。 
4. 結晶の対称性  結晶構造を表すための、原子の対称性、対称要素、空間群について説明する。さらに実際の材料の結晶構造を例に、空間群と対称性について理解を深める。 
5. 結晶構造の描写とX線回折装置の実機見学  結晶構造の基礎とX線回折の原理をより深く理解するために、結晶構造描写ソフトを用いて、結晶構造お描写を行う。さらにX線回折装置を見学し、装置の機構を知ることで、回折の原理の理解を深める。 
6. 結晶と回折強度  X線回折強度と結晶構造の関係を理解するために、回折に寄与する因子の一つである構造因子について説明する。さらに構造因子を実際の結晶構造を例に計算し、回折強度との関係を理解する。 
7. 回折強度に寄与する因子と強度計算  構造因子以外に回折強度に寄与する主な因子について説明する。さらに、それらの因子を用い、回折強度の近似計算を行う。これにより回折強度、結晶構造、測定原理の関係を理解する。 
8. リートベルト解析の概要  リートベルト解析の原理と概要について説明する。プロファイル関数を用いた回折パターンへのフィッティングについて説明する。 
9. 結晶構造の精密化-1  CeO2を例に回折パターンの実験値を計算値のパターンフィッティングを行う。さらに得られたピーク位置から格子定数を算出し、一連の計算過程により格子定数が決定されることを理解する。 
10. 結晶構造の精密化-2  前回の内容に引き続き、CeO2の回折強度の結果から原子座標が決定される過程を説明する。 
11. リートベルト解析-1  スピネルを例にリートベルト解析ソフトを用い、結晶構造の精密化を行う。その準備として、スピネルの結晶構造モデルの作成およびそれに基づく回折パターンのシミュレーションを行う。さらに、解析ソフトの取り扱いについて説明する。 
12. リートベルト解析-2  前回の講義内容に引き続き、リートベルト解析によるスピネルの結晶構造の精密化を行う。得られた解析結果に基づき、結晶構造の描写および原子間距離の評価を行い、解析前後の比較を行う。 
13. 解析結果に基づく結晶構造の評価-1(結合強度の評価)  リートベルト解析で精密化された構造パラメータを基に、スピネルにおける各原子間の結合強度計算を行う。 
14. 解析結果に基づく結晶構造の評価-2(結晶構造の安定性および価数計算)  Bond valence sumの考え方に基づき、結晶構造の安定性の評価と各イオンの価数計算を行う。これにより、精密化された構造パラメータによる結晶構造の評価法を習得する。 
15. まとめ  結晶構造解析に関するこれまでの総括を行う。 
授業方法の形式
講義と演習(一部ノートPCを用いて演習を行います) 
授業の実施方法
対面授業 
成績評価方法
レポート100%で評価する。 
成績評価基準
C(合格)となるためには、到達目標を最低限達成することが必要である。 
その他(履修条件・関連科目など)
特になし 
テキスト
番号 【書籍名】 【著者】 【出版社】
1. プリントを配布     
参考資料文献等
番号 【書籍名】 【著者】 【出版社】
1. 新版X線回折要論  松村源太郎訳  (株)アグネ 
2. 粉末X線解析の実際  中井 泉、泉富士夫 編著  朝倉書店 
参考URL
画像
ファイル
更新日付 2023/01/27 13:15


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