光機能材料学のシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
光機能材料学 科目番号
Course number
82AMAMF305
科目名称(英語)
Course title(English)
Photo Functional Materials
授業名称
Class name
光機能材料学
教員名 勝又 健一
Instructor Ken-ichi Katsumata
開講年度学期 2022年度 後期
Year/Semester 2022 Second Semester
曜日時限 月曜1限
Class hours 1st Period on Monday
開講学科
Department
先進工学部 マテリアル創成工学科
Department of Materials Science and Technology, Faculty of Advanced Engineering
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
照明やテレビ、光通信などに用いられている光機能を持つ材料は、現代社会では欠かすことができないものになっている。これらの材料を支える物質の光機能の多くは、電子配置・電子の状態によって説明される。本講義では、そのような無機固体の光物性と、それを利用した材料の機能が理解できるように講義する。

Materials with optical functions used in lighting, televisions, optical communications, etc. are indispensable in modern society. Many of the optical functions of the materials that support these materials are explained by the electron configuration and electronic state. In this lecture, we will give a lecture so that we can understand the optical properties of such inorganic solids and the functions of materials using them.
目的
Objectives
本学科のカリキュラムおよびディプロマ・ポリシーに定める「『既存の工学の枠を超えて、自由な発想で基礎科学の融合と展開を図り、産業の発展に寄与する新しい材料と新しい工学を創出する』という材料工学の理念に基づいた、『材料工学の専門を基盤として社会に貢献するクリエイティブな人材の育成』という教育目的」に沿って、本講義では無機固体の光学特性の基となる固体の電子物性の基礎と、それが材料工学へと展開していく過程を理解することが目的である。

The curriculum and diploma policy of this department stipulates that "'Beyond the existing framework of engineering, we aim to integrate and develop basic science with free ideas, and create new materials and new engineering that contribute to the development of industry. In line with the educational purpose of "cultivating creative human resources who contribute to society based on the specialty of materials engineering" based on the idea of materials engineering, this lecture is a solid that is the basis of the optical properties of inorganic solids. The purpose is to understand the basics of electronic physical properties and the process by which it develops into materials engineering.
到達目標
Outcomes
授業を通して、固体の光物性と電子構造の基礎とそれに基づく材料の光吸収・発光挙動、さらにその他の重要な光物性・機能が理解できるようになることが、目標である。

The goal is to be able to understand the basics of solid optical properties and electronic structures, the light absorption / emission behavior of materials based on them, and other important optical properties / functions through the lessons.
履修上の注意
Course notes prerequisites
「材料の化学1」、「材料光科学1」の内容を理解していることを前提に、授業を行う。

Classes will be held on the premise that you understand the contents of "Chemistry of Materials 1" and "Photoscience of Materials 1".
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
授業の内容に関する資料を、LETUSを通じて配布する。授業の内容を理解するために、必ず配布資料を授業に持参すること。

Materials related to the content of the lessons will be distributed through LETUS. Be sure to bring handouts to the class to understand the content of the class.
成績評価方法
Performance grading
policy
授業にすべて出席し、その内容を理解していることを前提に2回の確認テストまたはレポート課題、最後に試験または期末レポート課題を行う。2回の確認テストまたはレポート課題と試験または期末レポート課題、毎講義の提出課題の結果を基に、総合的に成績を評価する。

Attend all classes and take two confirmation tests or report assignments, and finally an exam or final report assignment, assuming that you understand the content. Comprehensive evaluation of grades based on the results of two confirmation test or report assignments, exam or term-end report assignments, and assignments submitted for each lecture.
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
LETUSを通じて資料を配布する。

Distribute materials at LETUS.
授業計画
Class plan
[項目と内容]
1 固体のマクロな光物性I
固体の着色について理解する。
2 固体のマクロな光物性II
固体の光吸収、不純物、欠陥構造について理解する。
3 固体のマクロな光物性III
固体の光の反射・散乱、光の屈折・干渉について理解する。
4 遷移元素の電子構造I
d軌道の電子配置と結晶場理論について理解する。
5 遷移元素の電子構造II
配位化合物の吸収の分光化学系列、電子配置変化について理解する。
6 遷移元素の電子構造III
遷移元素の電子配置における高・低スピン状態、ヤーン・テラー効果について理解する。
7 確認テスト1またはレポート課題1
講義1~6回について、確認テストと解説、またはレポート課題を行う。
8 電子エネルギー準位I
遷移元素の電子配置におけるスピン―軌道カップリング、スペクトル項について理解する。
9 電子エネルギー準位II
配位環境下でのスペクトル項について理解する。
10 電子エネルギー準位III
結晶場によるエネルギー準位の分裂、田辺-菅野ダイアグラムについて理解する。
11 電子遷移と選択律
固体の電子遷移、Laporte・スピン選択律、フランク・コンドン原理について理解する。
12 ルビーの光吸収と発光
固体の光吸収、振電緩和、内部転換、項間交差、蛍光、りん光について理解する。
13 確認テスト
講義8~12回について、確認テストと解説を行う。
14 期末レポート課題
講義1~12回について、期末レポート課題を行う。
15 光触媒について
光機能材料の一つである光触媒の基礎原理について理解する。

[Items and contents]
1 Solid macroscopic optical properties I
Understand the coloring of solids.
2 Solid macroscopic optical properties II
Understand the light absorption, impurities and defect structure of solids.
3 Solid macroscopic optical properties III
Understand the reflection / scattering of solid light and the refraction / interference of light.
4 Electronic structure of transition elements I
Understand the electron configuration of d-orbitals and crystal field theory.
5 Electronic structure of transition elements II
Understand the spectrochemical series of absorption of coordination compounds and changes in electron configuration.
6 Electronic structure of transition elements III
Understand the high / low spin states and Jahn-Teller effect in the electron configuration of transition elements.
7 Confirmation test 1 or report assignment 1
Confirmation test and commentary, or report assignments will be given for 1 to 6 lectures.
8 Electronic energy level I
Understand spin-orbit coupling and spectral terms in the electron configuration of transition elements.
9 Electronic energy level II
Understand the spectral term in the coordination environment.
10 Electronic energy level III
Understand the energy level splitting by crystal fields and the Tanabe-Sugano diagram.
11 Electronic transitions and selection rules
Understand the electronic transitions of solids, the Laporte-spin selection rule, and the Franck-Condon principle.
12 Ruby light absorption and emission
Understand solid light absorption, vibration relaxation, internal conversion, intersystem crossing, fluorescence, and phosphorescence.
13 Confirmation test
Confirmation tests and explanations will be given for 8 to 12 lectures.
14 Term-end report assignment
Final report assignments will be given for 1 to 12 lectures.
15 About photocatalyst
Understand the basic principle of photocatalyst, which is one of the optical functional materials.
教職課程
Teacher-training course
実務経験
Practical experience
-
教育用ソフトウェア
Educational software
-
備考
Remarks
9982501
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