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応用無機化学１のシラバス情報

科目名称 Course title(Japanese)	応用無機化学１	科目番号 Course number	16CHIAC301
科目名称（英語） Course title(English)	Applied Inorganic Chemistry 1
授業名称 Class name	応用無機化学１

教員名	工藤　昭彦，有賀　克彦，永井　愛作，塚原　次郎，ジア　チンシン
Instructor

開講年度学期	2022年度前期
Year/Semester

曜日時限	火曜1限
Class hours

開講学科 Department	理学部第一部　応用化学科
外国語のみの科目（使用言語） Course in only foreign languages (languages)	-

単位 Course credit	2.0	授業の主な実施形態 Main class format	オンライン授業（非同期）/Online (asynchronized remote) 一部，対面授業/On-site class 授業計画およびLETUSを参照

概要 Descriptions	企業や独立行政法人の研究所での研究開発経験の豊富な先生方に，無機材料化学の最先端の研究について，基礎からトピックスまでを解説して頂く。
目的 Objectives	生きた無機材料化学を学ぶ。
到達目標 Outcomes	無機材料化学の社会における応用例などについて，広い視野を身につける。
履修上の注意 Course notes prerequisites	LETUS上で閲覧期間やレポート提出期限を確認してください。スケジュールはシラバスを参照してください。レポート作成については，書籍やインターネットを活用して結構です。ただし，それらの情報源からのコピペは厳禁です。課題の提出は原則として手書きのものとします。その場合は，スキャナーで取り込むか，または写真を撮って，PDFまたはJPEGファイルにして，LETUSから提出してください。講義動画を許可なくダウンロード，録画，写真撮影することは厳禁です。著作権に抵触する恐れがあります。講義に関して質問がある場合には，工藤までメール（a-kudo@rs.tus.ac.jp）で問い合わせてください。

アクティブ・ラーニング科目 Teaching type（Active Learning）
課題に対する作文 Essay	○	小テストの実施 Quiz type test	○
ディベート・ディスカッション Debate/Discussion	-	グループワーク Group work	-
プレゼンテーション Presentation	-	反転授業 Flipped classroom	○
その他（自由記述） Other（Describe）	-

準備学習・復習 Preparation and review	参考書などを活用して，理解を深める。
成績評価方法 Performance grading policy	レポート・演習　100％受講しない，レポート提出がない場合には減点する。
学修成果の評価 Evaluation of academic achievement	・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている・A：到達目標を十分に達成している・B：到達目標を達成している・C：到達目標を最低限達成している・D：到達目標を達成していない・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している・S：Achieved outcomes, excellent result ・A：Achieved outcomes, good result ・B：Achieved outcomes ・C：Minimally achieved outcomes ・D：Did not achieve outcomes ・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation
教科書 Textbooks/Readings	・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。 https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/ 　・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below. https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
参考書・その他資料 Reference and other materials	西美緒著「リチウムイオン二次電池の話」（裳華房）（永井）「現代化学への入門」第16巻「超分子化学への展開」（岩波書店）（有賀）賢くはたらく超分子-シャボン玉から未来のナノマシンまで（岩波書店）（有賀）材料革命ナノアーキテクトニクス（岩波書店）（有賀）石原顕光著「トコトンやさしい電気化学の本」（日刊工業新聞社）（Jia）ブルーバックス「人工光合成」とは何か（講談社）（工藤）

授業計画 Class plan	1回目（4/12）　　組織化材料とハイブリッド材料（有賀）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）　超分子集合体、組織化膜作製法、有機−無機ナノハイブリッド材料の開発についての基礎知見を習得する。 2回目（4/19）　　メソポーラス材料（有賀）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）　メソポーラスシリカやメソポーラスカーボンなどの作成法の基礎とその応用についての知識を習得する。 3回目（4/26）　　超分子ハイブッリド材料（有賀）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）　有機－無機ハイブッリド材料を高度組織化する技術について、最近の研究事例を中心に学び、応用展開を考案できる能力を養う。 4回目（5/10）　　リチウムイオン二次電池（1）（永井）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）　大学での専門の選択から一企業研究者としての軌跡を追いながら、先端的有機化学材料開発の歴史から、その背後にどのような開発目的があるかを知り、材料開発の研究者としてのあり方を学ぶ。　 5回目（5/17）　　リチウムイオン二次電池（2）（永井）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）　リチウムイオン電池の原理と使用される部材について解説し、特に負極材として使用されている炭素材料の持つ優れた特徴を理解し、将来の超材料の可能性について学ぶ。　　 6回目（5/24）　　リチウムイオン二次電池（3）（永井）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）　量子力学的計算手法などの理論的な解析手法や、7Li-NMR測定等の物性測定技法がどのようにしてリチウムイオン電池の開発に役だったかを学び、先端材料開発の手法について理解する。 7回目（5/31）　　工業電解プロセスの紹介（Jia）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）電解反応とは電気化学技術を基づいた電気エネルギーから化学エネルギーへ変換する化学反応である。この技術は工業電解プロセスなどに応用されている。電解技術が工業に応用した例を紹介し、熱力学や反応速度論に基づく電流と電圧の関係から理解する。 8回目（6/7）　　電解プロセスを利用した水電解およびアンモニア合成（Jia）　　　　　オンライン授業（非同期）水電解やアンモニア電解合成のメカニズムおよび電極触媒材料の知識を学び、それらの技術の歴史と最新の取り組みを紹介する。エネルギー問題を解決するカギとなるエネルギーキャリアについても触れる。 9回目（6/14）　　二酸化炭素電解による炭素固定（Jia）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）電解技術を用いて、地球温暖化問題の原因の一つである二酸化炭素を化成品・燃料に変換する技術を説明し、日本と世界の脱炭素の動向も紹介する。企業での技術開発がどのように行っているのも紹介する。 10回目（6/21）　　ハロゲン化銀の感光材料（銀塩写真）（塚原）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）ハロゲン化銀の感光メカニズムと白黒写真、カラー写真の画像形成のケミストリーや、感度やダイナミックレンジといった重要な物性値について解説する。また、どのような技術によって商品の差別性が生まれるのか、企業での研究開発の一端にも触れる。 11回目（6/28）　　色素増感太陽電池（１回目）（塚原）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）色素増感太陽電池を理解する上で必須となる電気化学の基礎知識とシリコン太陽電池の発電メカニズムをおさらいする。その上で、色素増感太陽電池の基本構造と発電メカニズムを解説する。 12回目（7/5）　　色素増感太陽電池（2回目）（塚原）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）色素増感太陽電池の発電性能を向上させるための工夫や性能向上の限界について学ぶ。さらに、前記限界を打ち破ることとなった画期的な発明であるペロブスカイト太陽電池についても紹介する。 13回目（7/12）　　人工光合成（1回目）（塚原）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）光触媒を理解する上で必須となる酸化物半導体のバンド理論と酸化物半導体を水と接触させたときのバンドベンディングについて解説する。次に光触媒による水分解のメカニズムについて解説する。 14回目（7/19）　　人工光合成（２回目）（塚原）　　　　　　　　　　　　　　　対面講義酸素発生光触媒と水素発生光触媒の違いを理解し、理想的な水分解光触媒はどうあるべきかを議論する。次に、酸素発生光触媒と水素発生光触媒を組み合わせた2光子系について解説し、経産省プロジェクトの成果について触れる。 15回目(7/26 or 8/2）　　資源・エネルギー・環境問題解決のための触媒化学（工藤）　　　　　　　　　対面講義　1,2年で学んだ無機化学や物理化学をベースに，水から水素を製造したり，二酸化炭素を炭素資源として有効利用するための触媒の基礎を理解する。また，材料科学の観点から材料を理解する。そして，最近のトピックスについても紹介する。

授業計画
Class plan

1回目（4/12）　　組織化材料とハイブリッド材料（有賀）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）
　超分子集合体、組織化膜作製法、有機−無機ナノハイブリッド材料の開発についての基礎知見を習得する。

2回目（4/19）　　メソポーラス材料（有賀）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）
　メソポーラスシリカやメソポーラスカーボンなどの作成法の基礎とその応用についての知識を習得する。

3回目（4/26）　　超分子ハイブッリド材料（有賀）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）
　有機－無機ハイブッリド材料を高度組織化する技術について、最近の研究事例を中心に学び、応用展開を考案できる能力を養う。

4回目（5/10）　　リチウムイオン二次電池（1）（永井）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）
　大学での専門の選択から一企業研究者としての軌跡を追いながら、先端的有機化学材料開発の歴史から、その背後にどのような開発目的があるかを知り、材料開発の研究者としてのあり方を学ぶ。
　
5回目（5/17）　　リチウムイオン二次電池（2）（永井）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）
　リチウムイオン電池の原理と使用される部材について解説し、特に負極材として使用されている炭素材料の持つ優れた特徴を理解し、将来の超材料の可能性について学ぶ。　　

6回目（5/24）　　リチウムイオン二次電池（3）（永井）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）
　量子力学的計算手法などの理論的な解析手法や、7Li-NMR測定等の物性測定技法がどのようにしてリチウムイオン電池の開発に役だったかを学び、先端材料開発の手法について理解する。

7回目（5/31）　　工業電解プロセスの紹介（Jia）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）
電解反応とは電気化学技術を基づいた電気エネルギーから化学エネルギーへ変換する化学反応である。この技術は工業電解プロセスなどに応用されている。電解技術が工業に応用した例を紹介し、熱力学や反応速度論に基づく電流と電圧の関係から理解する。

8回目（6/7）　　電解プロセスを利用した水電解およびアンモニア合成（Jia）　　　　　オンライン授業（非同期）
水電解やアンモニア電解合成のメカニズムおよび電極触媒材料の知識を学び、それらの技術の歴史と最新の取り組みを紹介する。エネルギー問題を解決するカギとなるエネルギーキャリアについても触れる。

9回目（6/14）　　二酸化炭素電解による炭素固定（Jia）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）
電解技術を用いて、地球温暖化問題の原因の一つである二酸化炭素を化成品・燃料に変換する技術を説明し、日本と世界の脱炭素の動向も紹介する。企業での技術開発がどのように行っているのも紹介する。

10回目（6/21）　　ハロゲン化銀の感光材料（銀塩写真）（塚原）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）
ハロゲン化銀の感光メカニズムと白黒写真、カラー写真の画像形成のケミストリーや、感度やダイナミックレンジといった重要な物性値について解説する。また、どのような技術によって商品の差別性が生まれるのか、企業での研究開発の一端にも触れる。

11回目（6/28）　　色素増感太陽電池（１回目）（塚原）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）
色素増感太陽電池を理解する上で必須となる電気化学の基礎知識とシリコン太陽電池の発電メカニズムをおさらいする。その上で、色素増感太陽電池の基本構造と発電メカニズムを解説する。

12回目（7/5）　　色素増感太陽電池（2回目）（塚原）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）
色素増感太陽電池の発電性能を向上させるための工夫や性能向上の限界について学ぶ。さらに、前記限界を打ち破ることとなった画期的な発明であるペロブスカイト太陽電池についても紹介する。

13回目（7/12）　　人工光合成（1回目）（塚原）　　　　　　　　　　　　　　　オンライン授業（非同期）
光触媒を理解する上で必須となる酸化物半導体のバンド理論と酸化物半導体を水と接触させたときのバンドベンディングについて解説する。次に光触媒による水分解のメカニズムについて解説する。

14回目（7/19）　　人工光合成（２回目）（塚原）　　　　　　　　　　　　　　　対面講義
酸素発生光触媒と水素発生光触媒の違いを理解し、理想的な水分解光触媒はどうあるべきかを議論する。次に、酸素発生光触媒と水素発生光触媒を組み合わせた2光子系について解説し、経産省プロジェクトの成果について触れる。

15回目(7/26 or 8/2）　　資源・エネルギー・環境問題解決のための触媒化学（工藤）　　　　　　　　　対面講義
　1,2年で学んだ無機化学や物理化学をベースに，水から水素を製造したり，二酸化炭素を炭素資源として有効利用するための触媒の基礎を理解する。また，材料科学の観点から材料を理解する。そして，最近のトピックスについても紹介する。

教職課程 Teacher-training course	本科目は、教育職員免許状取得（教科：理科）に必要な教科に関する科目の「化学」区分に該当します。ただし、教科に関する科目区分については、入学年度により異なるため、各自、入学年度または適用となる年度の学修簿により確認をしてください。
実務経験 Practical experience	1-14回　研究員（化学関係）
教育用ソフトウェア Educational software	Zoom

備考 Remarks

991621F