東京理科大学　研究者情報データベース　

化学のフロンティアのシラバス情報

科目名称 Course title(Japanese)	化学のフロンティア	科目番号 Course number	16CHZZZ101
科目名称（英語） Course title(English)	Frontiers of Chemistry
授業名称 Class name	化学のフロンティア

教員名	湯浅　順平，椎名　勇，工藤　昭彦，鳥越　秀峰，大塚　英典，川﨑　常臣，駒場　慎一，根岸　雄一，松田　学則，古海　誓一，山口　友一，貞清　正彰，多々良　涼一
Instructor	Tsuneomi Kawasaki Isamu Shiina Akihiko Kudo Hidetaka Torigoe Hidenori Otsuka Shinichi Komaba Yuichi Negishi Takanori Matsuda Seiichi Furumi Junpei Yuasa Yuichi Yamaguchi Masaaki Sadakiyo Kei Hirabayashi

開講年度学期	2022年度前期
Year/Semester	2021 First Semester

曜日時限	金曜1限
Class hours	Friday 1st. Period

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	ブレンド型授業/Blended format

概要 Descriptions	この講義では応用化学科全教員が化学の最先端の研究内容をやさしく解説していく。これを通して、化学の重要性やすばらしさを認識していく。
目的 Objectives	応用化学科では、私たちの生活を豊かにする新物質を生み出すために、基礎化学の理解に立脚して、有機化学、無機化学、物理化学の三つの分野に分かれて研究を行っている。新物質の設計から合成、物質が機能を発現するメカニズムも解き明かしながら、基礎科学の理解を応用研究に発展させて、バイオ、医薬、環境、エネルギーなどの各分野で役立つ応用化学を目指している。本科目の目的は、応用化学科・各教員が行っている最先端の研究内容を理解することである。
到達目標 Outcomes	これからの時代、化学はたくさんの隣接する科学の領域と密接な関連をもち、同時に社会における様々な産業分野とも深い関りをもっていくことになる。これからの化学者・技術者は、理学の深い基礎知識をしっかりと身につけるとともに、化学者・技術者としての立場から、知識や技術をいかに社会に応用していくかということについて広い視野をもつことが重要である。したがって、本科目の到達目標は、研究に対する基礎知識と広い視野を身につけることである。
履修上の注意 Course notes prerequisites	(1)各授業の詳細についてはLETUSにて指示します。必ず確認してください。（2）複数の教員が持ち回りで分担するため、授業計画の内容を変更することがあります。

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	シラバスやLETUSで授業のスケジュールを確認すること。各回の講義内容を十分に復習すること。
成績評価方法 Performance grading policy	各講義での感想文やレポート等で評価する。
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	なし

授業計画 Class plan	各授業の詳細についてはLETUSにて指示します。必ず確認してください。１．ガイダンス（4月15日、担当：教務幹事　湯浅）本講義の目的、日程などについて解説する。 2．エネルギー・環境問題解決に役立つ触媒化学（4月22日、担当：工藤）資源・エネルギー・環境問題を解決するためのキーサイエンス、キーテクノロジーである触媒化学の活躍ぶりと将来への期待について解説していく。その中で，カーボンニュートラルやSDGsに貢献する人工光合成光触媒を紹介する。 3．光のスピンと円偏光（4月29日、担当：湯浅）円偏光は電子や陽子が本来持つようなスピン状態を持った光であると捉えることが出来る。この円偏光を利用した光機能性材料について最新の研究を紹介する。 4．Ｌ型アミノ酸ホモキラリティーの起源（5月6日、担当：川崎）アミノ酸には、右手と左手のように実像と、それを鏡に映した鏡像の関係にあるＬ型およびＤ型の化合物が存在する。化学合成では、L型とD型の等量混合物が得られるが、地球上のあらゆる生命はL型を主に利用している（生命のホモキラリティー）。生命誕生前の地球上でアミノ酸は、ストレッ力一反応によって生成したと考えられており、その起源解明を目指す最新の有機化学およびキラル化学を用いたアプローチを紹介する。 5．分子のレゴブロック—分子設計から医薬品合成まで（5月13日、担当：椎名）有機合成反応を用いて医薬品が製造されるプロセスについて例を交えて紹介する。 6. 生体分子のかたちとはたらき（5月20日、担当：鳥越）生命現象は、生体分子の精緻に作られた３次元構造と生体分子間の正確な分子認識によって営まれている。現代化学では、生体分子の３次元構造と生体分子間の分子認識機構を物理化学的手法により原子レベルで明らかにすることが可能である。 2002年にノーベル化学賞の受賞対象となった分野であり、この分野の現状および問題点について紹介する。 7．　究極的なナノテクノロジーの構築を目指してー金属原子の凝集の制御ー（5月27日、担当：根岸）数個から数百個の原子が集まった集合体をクラスターと呼ぶ。クラスターは機能性ナノ材料の基盤物質として大きな可能性を秘めている。本講義では金属元素と半導体元素からなるクラスターに焦点をあて、その研究の歴史とそれらの特性や機能について紹介する。 8．　次世代電池の化学　（6月3日、担当：駒場）化学反応で電気エネルギーを蓄える電池の基礎から応用までを概説する。特に、理科大（物理学校）で学んだ屋井先蔵が世界で初めて完成させたマンガン乾電池を含む電池開発の歴史に触れた後、2019年のノーベル化学賞の受賞研究である高性能リチウムイオン電池の開発を取り上げ、その最新動向を理解する。さらに、ナトリウムイオン電池、カリウムイオン電池などの最先端の研究例を紹介しながら，「応用化学」が社会で果たすべき役割について理解を図り、本学科学生が目指すべき化学者像について考える。 9．資源・エネルギー・環境・健康問題解決のための光触媒材料（6月10日、担当：山口）光触媒は資源・エネルギー・環境・健康問題を解決しうる材料として大変魅力的である。光触媒の多岐にわたる応用について，その原理の説明を交えながら解説する。 10．サステナブルな光機能材料システム（6月17日、担当：古海）有機化合物の中には、ミクロな分子やコロイド状の微粒子が自発的に階層的な組織構造体を形成する性質、すなわち自己組織化を示すことがある。本講義では、自己組織化により創り出される階層構造を解説するとともに、「色」に着目した新しい光特性の創発やサステナブルなフィトニックデバイスへの応用について紹介する。 11．化学実験の基礎（安全教育）（6月24日、担当：多々良）後期から開講される学生実験に対する取り組み方について解説する。 12．ライフサイエンス分野に用いるポリマー材料（7月8日、担当：大塚）食品、化粧品などの日用品から薬剤やインプラント材料といった医療応用まで、ポリマー材料は幅広く研究されている。本講義ではこのような体に’優しい’ポリマー材料構築に必要な材料設計戦略について学び、また、ライフサイエンス分野におけるポリマー材料の応用例、将来展望について解説する。 *7月1日はフレッシュマンキャンプの代替行事がおこなわれる予定です。詳しくはClass等で案内される予定です。 13．有機金属化学（7月15日、担当：松田） C, H, Oを中心とする有機化合物に金属を組み込むことで、結合・構造、反応に無限の可能性が生まれる。本講義では、医薬品から有機半導体まで、様々な機能性物質の創製に欠かせなくなった有機金属化合物、遷移金属触媒反応について解説する。 14．ナノ空間材料の化学（7月22日、担当：貞清）固体中に分子一つから数個分のナノメートルサイズの規則的な空隙を持つ物質は結晶性多孔体と呼ばれ、物質やイオンの輸送・貯蔵・反応に適した優れた材料となる。本講義では、その中でも近年目覚ましい発展を遂げた有機-無機ハイブリッド材料である多孔性配位高分子を中心に、その研究の歴史とそれらの特異的な物性や機能について紹介する。１５．まとめと総括（7月29日、担当：教務幹事　湯浅）これまでの講義全般について総括する。

授業計画
Class plan

各授業の詳細についてはLETUSにて指示します。必ず確認してください。

１．ガイダンス（4月15日、担当：教務幹事　湯浅）
本講義の目的、日程などについて解説する。

2．エネルギー・環境問題解決に役立つ触媒化学（4月22日、担当：工藤）
資源・エネルギー・環境問題を解決するためのキーサイエンス、キーテクノロジーである触媒化学の活躍ぶりと将来への期待について解説していく。その中で，カーボンニュートラルやSDGsに貢献する人工光合成光触媒を紹介する。

3．光のスピンと円偏光（4月29日、担当：湯浅）
円偏光は電子や陽子が本来持つようなスピン状態を持った光であると捉えることが出来る。
この円偏光を利用した光機能性材料について最新の研究を紹介する。

4．Ｌ型アミノ酸ホモキラリティーの起源（5月6日、担当：川崎）
アミノ酸には、右手と左手のように実像と、それを鏡に映した鏡像の関係にあるＬ型およびＤ型の化合物が存在する。化学合成では、L型とD型の等量混合物が得られるが、地球上のあらゆる生命はL型を主に利用している（生命のホモキラリティー）。生命誕生前の地球上でアミノ酸は、ストレッ力一反応によって生成したと考えられており、その起源解明を目指す最新の有機化学およびキラル化学を用いたアプローチを紹介する。

5．分子のレゴブロック—分子設計から医薬品合成まで（5月13日、担当：椎名）
有機合成反応を用いて医薬品が製造されるプロセスについて例を交えて紹介する。

6. 生体分子のかたちとはたらき（5月20日、担当：鳥越）
生命現象は、生体分子の精緻に作られた３次元構造と生体分子間の正確な分子認識によって営まれている。現代化学では、生体分子の３次元構造と生体分子間の分子認識機構を物理化学的手法により原子レベルで明らかにすることが可能である。 2002年にノーベル化学賞の受賞対象となった分野であり、この分野の現状および問題点について紹介する。

7．　究極的なナノテクノロジーの構築を目指してー金属原子の凝集の制御ー（5月27日、担当：根岸）
数個から数百個の原子が集まった集合体をクラスターと呼ぶ。クラスターは機能性ナノ材料の基盤物質として大きな可能性を秘めている。本講義では金属元素と半導体元素からなるクラスターに焦点をあて、その研究の歴史とそれらの特性や機能について紹介する。

8．　次世代電池の化学　（6月3日、担当：駒場）
化学反応で電気エネルギーを蓄える電池の基礎から応用までを概説する。特に、理科大（物理学校）で学んだ屋井先蔵が世界で初めて完成させたマンガン乾電池を含む電池開発の歴史に触れた後、2019年のノーベル化学賞の受賞研究である高性能リチウムイオン電池の開発を取り上げ、その最新動向を理解する。さらに、ナトリウムイオン電池、カリウムイオン電池などの最先端の研究例を紹介しながら，「応用化学」が社会で果たすべき役割について理解を図り、本学科学生が目指すべき化学者像について考える。

9．資源・エネルギー・環境・健康問題解決のための光触媒材料（6月10日、担当：山口）
光触媒は資源・エネルギー・環境・健康問題を解決しうる材料として大変魅力的である。光触媒の多岐にわたる応用について，その原理の説明を交えながら解説する。

10．サステナブルな光機能材料システム（6月17日、担当：古海）
有機化合物の中には、ミクロな分子やコロイド状の微粒子が自発的に階層的な組織構造体を形成する性質、すなわち自己組織化を示すことがある。本講義では、自己組織化により創り出される階層構造を解説するとともに、「色」に着目した新しい光特性の創発やサステナブルなフィトニックデバイスへの応用について紹介する。

11．化学実験の基礎（安全教育）（6月24日、担当：多々良）
後期から開講される学生実験に対する取り組み方について解説する。

12．ライフサイエンス分野に用いるポリマー材料（7月8日、担当：大塚）
食品、化粧品などの日用品から薬剤やインプラント材料といった医療応用まで、ポリマー材料は幅広く研究されている。本講義ではこのような体に’優しい’ポリマー材料構築に必要な材料設計戦略について学び、また、ライフサイエンス分野におけるポリマー材料の応用例、将来展望について解説する。

*7月1日はフレッシュマンキャンプの代替行事がおこなわれる予定です。詳しくはClass等で案内される予定です。

13．有機金属化学（7月15日、担当：松田）
C, H, Oを中心とする有機化合物に金属を組み込むことで、結合・構造、反応に無限の可能性が生まれる。本講義では、医薬品から有機半導体まで、様々な機能性物質の創製に欠かせなくなった有機金属化合物、遷移金属触媒反応について解説する。

14．ナノ空間材料の化学（7月22日、担当：貞清）
固体中に分子一つから数個分のナノメートルサイズの規則的な空隙を持つ物質は結晶性多孔体と呼ばれ、物質やイオンの輸送・貯蔵・反応に適した優れた材料となる。本講義では、その中でも近年目覚ましい発展を遂げた有機-無機ハイブリッド材料である多孔性配位高分子を中心に、その研究の歴史とそれらの特異的な物性や機能について紹介する。

１５．まとめと総括（7月29日、担当：教務幹事　湯浅）
これまでの講義全般について総括する。

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	-
教育用ソフトウェア Educational software	ChemOffice Discovery Studio Materials Studio Gaussian

備考 Remarks

9916900