学部・大学院区分
Undergraduate / Graduate		工・博前
時間割コード
Registration Code		2831101
科目区分【日本語】
Course Category
基礎科目
科目区分【英語】
Course Category
Basic Courses
科目名　【日本語】
Course Title		電子構造機能設計学基礎
科目名　【英語】
Course Title		Basics of Design Engineering on Electronic Structures and Functions
コースナンバリングコード
Course Numbering Code
担当教員　【日本語】
Instructor		君塚 肇 ○ 大戸 達彦
担当教員　【英語】
Instructor		KIMIZUKA Hajime ○ OHTO Tatsuhiko
単位数
Credits		2
開講期・開講時間帯
Term / Day / Period		秋 火曜日 １時限
Fall Tue 1
授業形態
Course style		講義
Lecture
学科・専攻【日本語】
Department / Program
材料デザイン工学専攻
学科・専攻【英語】
Department / Program
Department of Materials Design Innovation Engineering
必修・選択【日本語】
Required / Selected
選択
必修・選択【英語】
Required / Selected


授業の目的　【日本語】
Goals of the Course(JPN)
近年の計算機と汎用コードの進歩により，電子状態計算（または第一原理計算）を種々の組成を有するナノスケール構造に対して適用することが可能となり，その結果，電子状態計算は材料科学・工学分野において材料設計の際の欠かせないツールとして発展し続けている．本講義では電子状態計算のエッセンスと関連手法について講述し，その適用範囲について理解することを目指す．また，電子状態計算を活用した応用事例についても一部詳述する．
授業の目的　【英語】
Goals of the Course
The recent availability of powerful computers and computational techniques has enlarged the possibilities to perform electronic-state calculations (or first-principles calculations) for nanostructures with various compositions, so that electronic-state calculations have continued to be developed as a useful tool for materials design in the materials science and engineering field. To understand the essential elements and techniques of electronic-state calculations, the relevant theory and methods used will be introduced in this course. The course will also provide an overview of applications to the advanced analysis based on the electronic-state calculations.
到達目標　【日本語】
Objectives of the Course(JPN))
講座終了時に学生は，材料科学における電子状態計算の基礎概念と理論的背景について他者に説明できる．
到達目標　【英語】
Objectives of the Course
By the end of this course, students will be able to explain to others the basic concepts and theoretical background of electronic-structure calculations in materials science.
バックグラウンドとなる科目【日本語】
Prerequisite Subjects
マテリアル量子工学
マテリアル固体物理1
マテリアル量子化学
バックグラウンドとなる科目【英語】
Prerequisite Subjects
Materials Quantum Engineering
Materials Solid State Physics
Materials Quantum Chemistry
授業の内容【日本語】
Course Content
以下の順序で講義を実施する．ただし，下記の項目はあくまでも予定であり，状況に応じて変更することもあり得る．

第1回　ガイダンス，概要
第2回　結晶の原子構造1
第3回　結晶の原子構造2
第4回　量子力学の基礎1
第5回　量子力学の基礎2
第6回　統計力学の基礎
第7回　一粒子近似1（ハートリー法）
第8回　一粒子近似2（ハートリーフォック法）
第9回　一粒子近似3（密度汎関数理論）
第10回　一粒子近似4（密度汎関数理論）
第11回　結晶ポテンシャル中の電子
第12回　電子状態計算の応用事例1（静的・動的特性）
第13回　電子状態計算の応用事例2（反応経路探索）
第14回　演習課題の提示，実施
第15回　課題に基づくレポート作成

授業後に各回課題を課すので，次回時までに小レポートとして提出すること．
授業の内容【英語】
Course Content
The schedule of this class is as follows:
(1) Class orientation and introduction
(2) Atomic structure of crystals (I)
(3) Atomic structure of crystals (II)
(4) Basics of quantum mechanics (I)
(5) Basics of quantum mechanics (II)
(6) Basics of statistical mechanics
(7) The single-particle approximation (I): The Hartree approximation
(8) The single-particle approximation (II): The Hartree-Fock approximation
(9) The single-particle approximation (III): Density Functional Theory
(10) The single-particle approximation (IV): Density Functional Theory
(11) Electrons in crystal potential
(12) Case studies (I): Static and dynamic properties
(13) Case studies (II): Finding the reaction path
(14) Conducting Exercises
(15) Report writing based on assignments

Note that the schedule is tentative and the plan will be changed according to the learning situation. Students will be asked to submit a short report by the next time, as each assignment will be given.
成績評価の方法と基準【日本語】
Course Evaluation Method and Criteria
成績評価は，以下の方法で行う．
・課題・レポート 100%
成績評価の方法と基準【英語】
Course Evaluation Method and Criteria
Your overall grade in the class will be decided based on the following:
・Reports: 100%
履修条件・注意事項【日本語】
Course Prerequisites / Notes
履修条件は要さない。

【履修登録の追加申請に際して】
履修登録の追加申請が許可されるまで、TACTの講義サイトが閲覧できない場合は
kimizuka.hajime[at]material.nagoya-u.ac.jp
まで連絡のこと。
履修条件・注意事項【英語】
Course Prerequisites / Notes
There is no requirement to take this course.

[Additional application for course registration]
If you cannot browse the TACT site until the additional application for course registration is approved, please contact kimizuka.hajime[at]material.nagoya-u.ac.jp.
教科書【日本語】
Textbook
教科書は指定せず，必要に応じて資料を配布する．
教科書【英語】
Textbook
Textbooks are not used. Handouts will be provided as needed.
参考書【日本語】
Reference Book
・E. Kaxiras, Atomic Electronic Structure Solids (Cambridge Univ. Press, 2003).
・D. Frenkel and B. Smit, Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications (Academic Press, 2002).
参考書【英語】
Reference Book
・E. Kaxiras, Atomic Electronic Structure Solids (Cambridge Univ. Press, 2003).
・D. Frenkel and B. Smit, Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications (Academic Press, 2002).
授業時間外学習の指示【日本語】
Self-directed Learning Outside Course Hours
毎回の授業前に、配付資料を読んでおくこと。事後学習として課題が課された場合は期日までに取り組み、小レポートとして提出すること。
授業時間外学習の指示【英語】
Self-directed Learning Outside Course Hours
Read the handouts before each class. If an assignment is given, work on it by the due date and submit it as a short report.
使用言語【英語】
Language used
Japanese
使用言語【日本語】
Language used
日本語
授業開講形態等【日本語】
Lecture format, etc.
授業は対面で行うが、一部で遠隔授業を併用する。遠隔授業は同時双方向型、オンデマンド型を併用する。
授業開講形態等【英語】
Lecture format, etc.
Classes will be conducted face-to-face, but some will be conducted remotely. Remote classes will be both simultaneous interactive and on-demand.
遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置【日本語】
Additional measures for remote class (on-demand class)
遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置【英語】
Additional measures for remote class (on-demand class)