研究実験(井手本)のシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
研究実験 科目番号
Course number
72GRRES601
科目名称(英語)
Course title(English)
Master Thesis
授業名称
Class name
研究実験(井手本)
教員名 井手本 康,北村 尚斗,石橋 千晶
Instructor Yasushi Idemoto
開講年度学期 2022年度 前期~後期
Year/Semester 2019 First and Second Semesters
曜日時限 前期(集中講義)、後期(集中講義)
Class hours Imtensive Cources
開講学科
Department
理工学研究科 先端化学専攻

Department of Pure and Applied Chemistry, Graduate School of Science and Technology
外国語のみの科目
(使用言語)
Course in only foreign
languages (languages)
-
単位
Course credit
14.0 授業の主な実施形態
Main class format
対面授業/On-site class
概要
Descriptions
これまでに培った各自の研究を推進するとともに、自然環境に調和した科学の発展に貢献可能な精深な学識、幅広い視野、柔軟な創造性、豊かな教養、崇高な倫理観等を身につける。また、国内外の会議等で発表および議論を交わすことで、キャリア教育としての役割ももつ。 

These courses promote student research and also teach in-depth academic knowledge, a wide perspective, flexible creativity, thorough training, and a noble sense of ethics that can contribute to the development of science in harmony with the natural environment. In addition, they play a role in career training through presentations and discussions at domestic and international conferences.
目的
Objectives
本専攻のディプロマ・ポリシーに定める以下の知識と能力を身につけるための科目です。
(1) 先端化学専攻の各専門分野に応じた高度な専門知識
(2) 先端化学専攻の各専門分野に応じた研究能力
(3) 先端化学専攻の各専門分野において修得した高度な専門知識・研究能力と教養をもとに、論理的・批判的に思考し、自ら課題を発見・設定し、解決する能力
(4) 先端化学専攻の各専門分野において修得した高度な専門知識・研究能力と教養をもとに、国際的な視野を持って活躍できる能力

The objectives of the course are to acquire the following knowledge and skills, stipulated by the diploma policy of the Department:
(1) High-level expert knowledge in each specialized field within the Department of Pure and Applied Chemistry.
(2) Research skills in each specialized field within the Department of Pure and Applied Chemistry.
(3) Ability to independently identify, define, and solve problems logically and critically, based on advanced specialized knowledge, research skills, and training acquired in each specialized field within the Department of Pure and Applied Chemistry.
(4) Ability to work with an international perspective based on advanced specialized knowledge and research skills acquired in each specialized field within the Department of Pure and Applied Chemistry.

到達目標
Outcomes
自分の研究分野の研究動向を知り、自分の研究のオリジナリティを主張するために何をなすべきかを考えて研究を進め、国内外の学術会議などでの発表や論文投稿などを通じて、本来あるべき研究の姿を認識できるようになる。 

Students will understand trends in their own research fields, continue with their work while thinking about the originality of their work, and recognize how research should be, through presentations at both domestic and international academic conferences, paper submissions, and so on.
履修上の注意
Course notes prerequisites
「研究実験」は「必修の授業科目」であり、14単位である。
(本専攻の修士課程は、必修14単位を含めて32単位以上を習得しなければならない) 

This course is a “mandatory course” with 14 credits.
(The master’s degree for this Department requires 32 credits including 14 credits from the mandatory course.)

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
与えられた研究テーマを十分に理解し、世の中における関連分野の研究状況を自ら把握し、自分の研究の進捗状況と常時照らし合わせながら、自分の研究のoriginalityはどこにあるかを常に意識しつつ、自分が何をなすべきかを考え、創意・工夫を重ねること。具体的には大学院入学までに勉強してきた知識を知恵に変え、卒業研究で会得した研究手法を駆使し、指導教員と議論を尽くして、研究実験を遂行する。 

Students must thoroughly understand the assigned research topic and independently understand the current situation in related fields to constantly compare the progress of their own research. Students should consider what makes their own research original, examine what they should be doing, and continue to create and be ingenious. Specifically, students will convert knowledge accumulated before entering the graduate course into wisdom, utilize research methods they acquired for the graduation thesis, and pursue their research through discussions with teaching staff.
成績評価方法
Performance grading
policy
研究態度、研究室ゼミ・輪講、学内外での研究発表、レポート、論文発表、修士論文審査会、これらの結果から総合的に到達目標の達成度を評価する。

[フィードバックの方法]
・ゼミなどにおいて、研究の進捗状況に応じた助言を行う。
・学会発表の指導を行い、発表後に講評を行う。
・都度、投稿論文・修士論文の添削指導を行う。
・修士論文審査会の後に講評を行う。

Students are evaluated on their achievements based on a comprehensive review of attitude toward research, their performance in research groups, research presentations both in and outside of the university, reports, thesis presentations, and master’s thesis defenses.

[Feedback]
・ Offer advice suitable for the progress of students’ research in research groups and so on.
・ Provide instructions on academic conference presentations and offer a review after presentations.
・ Offer edits on papers to be submitted and master’s thesis.
・ Offer a review after the master’s thesis defense.
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
研究テーマに関連する文献等を調べて、研究の参考にすること。 

Literature relevant to the research topic is researched and studied.
授業計画
Class plan
1.無機層状化合物の合成と物性およびリチウムイオン電池用,次世代電池(マグネシウム二次電池)用電極材料、強誘電体材料、燃料電池用固体電解質への応用

◎インターカレーション化合物、強誘電体材料、イオン伝導体の探索、合成法の研究・・・粉末混合法、共沈法、ゾルゲル法、水熱合成法などにより合成し、必要に応じて焼成、アニール条件をコントロールし、種々の物質を創製する。
◎リチウムイオン電池用,次世代電池(マグネシウム二次電池)用電極材料、強誘電体材料、燃料電池用固体電解質の物性と特性・・・リチウムイオン電池用,次世代電池(マグネシウム二次電池)用電極材料、強誘電体材料、燃料電池用固体電解質の化学的性質と諸特性の関係を検討し、より特性の良い材料を探索する。
◎薄膜、単結晶製造・・・塗布熱分解法、ゾルゲル法、水熱合成法により薄膜を、フラックス法によりバルク単結晶を製造する。

2.インターカレーション化合物、強誘電体材料、イオン伝導体の探索および固体物理化学的研究

◎新規リチウムイオン電池用,次世代電池(マグネシウム二次電池)用電極材料、新規強誘電体酸化物、新規イオン伝導体の探索
◎多価イオンの平均価数の決定(キャラクタリゼーション)・・・多価イオンの平均価数を分離決定して、物質中のイオンの価数、キャリヤ濃度、酸素量などの情報を得て、これらと各物質の物性、特性との関連を検討する。
◎酸素ノンストイキオメトイリー及び導電率の測定・・・リチウムイオン電池の正極特性、強誘電体材料の強誘電特性、燃料電池用固体電解質のイオン導電率は酸素ノンストイキオメトリーに支配されるので、これらを酸素分圧、温度の関数として決定する。
◎これらの知見をもとに、電池特性、強誘電特性のより良い物質を得るための指針を得る。

3.高機能性酸化物材料の量子ビームを用いた構造解析、熱力学測定及び理論的解析

◎リチウムイオン電池用,次世代電池(マグネシウム二次電池)用電極材料、強誘電体材料、燃料電池用固体電解質について粉末中性子回折および放射光X線回折測定を行い、その結晶構造、原子核・電子密度分布などを決定し、その物質の持つ物性、特性との関連を検討する。さらに、中性子、放射光全散乱によるPDF法および放射光によるXAFSにより結晶中の局所構造についても検討し、新たな知見を得る。
◎カロリ-メトリ-によって、リチウムイオン電池用,次世代電池(マグネシウム2次電池)用電極材料などのインターカレーション化合物やの安定性や物性に関連する熱力学データを求め、物質設計のための指針を得る。さらに電子密度分布、エネルギー準位、生成エネルギーなどを第一原理計算を用いて理論的に求め、これらの実験結果と対比させながら、物質設計を行う。


1. Synthesis and properties of inorganic layered compounds, as well as applications in electrode materials for lithium ion batteries and next-generation batteries (magnesium secondary batteries), ferroelectric materials, and fuel cell solid electrolytes.

◎ Exploration of intercalation compounds, ferroelectric materials, and ion conductors, and study of synthesis methods: Students will create various substances by using a powder mixing method, coprecipitation method, sol-gel method, and hydrothermal synthesis method for synthesis, performing firing as necessary, and controlling annealing conditions.
◎ Properties and characteristics of electrode materials for lithium ion batteries and next-generation batteries (magnesium secondary batteries), ferroelectric materials, and solid electrolytes for fuel cells: Students will explore materials with superior properties by investigating the relationship between various characteristics and the chemical properties of electrode materials for lithium ion batteries and next-generation batteries (magnesium secondary batteries), ferroelectric materials, and solid electrolytes for fuel cells.
◎ Creation of thin films and monocrystals: Students will create thin films, using a coating pyrolysis method, a sol-gel method, and a hydrothermal synthesis method, and bulk monocrystals using a flux method.

2. Exploration of intercalation compounds, ferroelectric materials and ion conductors, and the physicochemical study of solids

◎ Students will explore electrode materials for novel lithium ion batteries and next-generation batteries (magnesium secondary batteries), novel ferroelectric oxides, and novel ion conductors in which elements other than copper play an important role.
◎ Determining the average valence of polyvalent ions: Students will isolate and determine the average valence of polyvalent ions, obtain information on the valence of ions in a substance, the carrier density, and the oxygen content, and investigate the relationship between these and the properties and characteristics of various substances.
◎ Measuring oxygen non-stoichiometry and conductivity: The cathode characteristics of a lithium ion battery, the characteristics of ferroelectric materials, and the ion conductivity of solid electrolytes for fuel cells controlled by oxygen non-stoichiometry, and students will examine these as functions of oxygen partial pressure and temperature.
◎ Based on these findings, students will obtain a plan for improving materials in terms of battery characteristics, ferroelectric characteristics.

3.Structural analysis, thermodynamic measurements, and theoretical analysis using a quantum beam for highly functional oxide materials

◎ Students will perform powder neutron diffraction and synchrotron radiation X-ray diffraction measurements of electrode materials for lithium ion batteries and next-generation batteries (magnesium secondary batteries), ferroelectric materials, solid electrolytes for fuel cells, and high-temperature oxide superconductors. They will also determine crystal structure, determine the density distribution of the atomic nuclei and electrons, and investigate their relationship with the properties and characteristics of the substance in question. Furthermore, new findings will be obtained by investigating local structures in crystals via XAFS, using synchrotron radiation, and through the PDF method, using total scattering of neutrons or synchrotron radiation.
◎ Using calorimetry, students will determine thermodynamic data related to the stability and characteristics of high-temperature oxide superconductors and intercalation compounds such as electrode materials for lithium ion batteries and next-generation batteries (magnesium secondary batteries), and obtain a plan for designing substances. Furthermore, they will theoretically determine the electron density distribution, energy levels, and generated energy through calculations from first principles, and design substances while comparing these with experimental results.




教職課程
Teacher-training course
実務経験
Practical experience
会社員(化学系研究部門)


Company worker (chemistry research division)
教育用ソフトウェア
Educational software
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備考
Remarks
997B810
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