授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | 環境・エネルギー材料の性質を理解するためには、電子論に基づく結合に関わる局在電子と固体全体に拡がる遍歴電子の概念の取得が不可欠である。本講義ではその基礎となる量子力学の概念、分子軌道法、及びバンド理論の知識の習得および環境・エネルギー材料の機能性に関する講義を行う．
目的
1. シュレーディンガー方程式とその応用に関する習得。
2. 分子および固体の量子論的理解の習得。
3. 環境・エネルギー材料の性質または機能の量子化学的理解の習得。
4. 半導体材料の性質または機能の電子物性学的理解の習得。 |
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | In order to understand the properties of environmental and energy materials, it is essential to acquire the concepts of both localized electrons involved in chemical bonds and itinerant electrons that spread throughout the solid on the basis on electronic theory. This lecture will provide the knowledges of the underlying concepts of quantum mechanics, molecular orbital theory, and band theory, as well as lectures on the functionality of environmental and energy materials.
Objectives
1. Learn about the Schrödinger equation and its applications.
2. Learn about the quantum mechanics of molecules and solids.
3. Learn about the quantum chemistry of the properties or functions of environmental and energy materials.
4. Learn about the electronic physics of the properties or functions of semiconductor materials. |
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN)) | | 環境・エネルギー材料の性質を理解するためには、電子論に基づく結合に関わる局在電子と固体全体に拡がる遍歴電子の概念の取得が不可欠である。本講義ではその基礎となる量子力学の概念、分子軌道法、及びバンド理論の知識を用いて環境・エネルギー材料の機能性を説明できるようにする．
達成目標
1. シュレーディンガー方程式とその応用に関する結果を説明できる。
2. 分子および固体の電子状態を量子論的に説明できる。
3. 環境・エネルギー材料の性質または機能を量子論的に説明できる。
4. 半導体材料の性質または機能の電子物性学的説明ができる。 |
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | In order to understand the properties of environmental and energy materials, it is essential to acquire the concepts of both localized electrons involved in bonds and itinerant electrons that spread throughout the solid on the basis on electronic theory. In this lecture, students will be able to explain the functionality of environmental and energy materials using the basic concepts of quantum mechanics, molecular orbital theory, and band theory.
Goals
1. Be able to explain the results of the Schrödinger equation and its applications.
2. Be able to explain the electronic states of molecules and solids quantum-mechanically.
3. Be able to explain the properties or functions of environmental and energy materials quantum-mechanically.
4. Be able to explain the properties or functions of semiconductor materials in terms of electronic physics. |
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バックグラウンドとなる科目【日本語】
Prerequisite Subjects | | | 化学基礎 I, 物理化学, 材料物理化学第１, 材料物理化学第２ |
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バックグラウンドとなる科目【英語】
Prerequisite Subjects | | | Fundamental Chemistry I, Physical Chemistry, Physics and Chemistry of Materials 1, Physics and Chemistry of Materials 2 |
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授業の内容【日本語】
Course Content | | （前半）
1. 量子力学の基礎：その１
2. 量子力学の基礎：その２
3. 分子軌道法の基礎
4. 結晶場理論と配位子場理論
5. 交換相関相互作用
6. 振動・回転の量子化
7. 環境・エネルギー材料
8. 中間試験
（後半）
9. 固体中の電子の伝導
10. エネルギーバンド構造
11. 固体中の電子分布
12. 半導体の界面(1)
13. 半導体の界面(2)
14. 半導体の光吸収
15. 半導体の光放出
16. 学期末試験
指定された教科書または事前配布資料の該当部分の予習・復習を行うこと。教科書または配布資料などの演習問題をレポート課題として課す場合は、期日までに提出すること。 |
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授業の内容【英語】
Course Content | | (First half)
1. Fundamentals of quantum mechanics: Part 1
2. Fundamentals of quantum mechanics: Part 2
3. Fundamentals of molecular orbital theory
4. Crystal field theory and ligand field theory
5. Exchange-correlation interactions
6. Quantization of vibration and rotation
7. Environmental and energy materials
8. Midterm exam
(Second half)
9. Electron conduction in solids
10. Energy band structure
11. Electron distribution in solids
12. Semiconductor interfaces (1)
13. Semiconductor interfaces (2)
14. Optical absorption in semiconductors
15. Optical emission in semiconductors
16. Final exam
Prepare and review the relevant parts of the assigned textbook or pre-distributed materials. If exercises from the textbook or distributed materials are assigned as report assignments, submit them by the due date. |
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成績評価の方法と基準【日本語】
Course Evaluation Method and Criteria | | 中間試験50点、期末試験50点の合計100点満点で60点以上を合格とする。
A+:95点以上、A:80点以上、B:70点以上、C:65点以上、C-:60点以上、F:60点未満
課題を課す場合は、提出状況も踏まえて総合評価する。 |
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成績評価の方法と基準【英語】
Course Evaluation Method and Criteria | | The midterm exam is 50 points and the final exam is 50 points, for a total of 100 points. A score of 60 points or more is required to get credit.
A+: 95 points or more, A: 80 points or more, B: 70 points or more, C: 65 points or more, C-: 60 points or more, F: less than 60 points
If reports are assigned, a comprehensive evaluation will be made taking into account the submission status. |
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履修条件・注意事項【日本語】
Course Prerequisites / Notes | | |
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履修条件・注意事項【英語】
Course Prerequisites / Notes | | | For the implementation method for this course, we plan to give face-to-face lectures basically. |
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教科書【日本語】
Textbook | | （前半）
「量子論の基礎から学べる 量子化学」（4刷） 尾上 順 著 （近代科学社） |
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教科書【英語】
Textbook | | | "Quantum Chemistry Learned from the Basics of Quantum Theory" (4th edition) Jun Onoe (Kindai Kagaku-sha) in Japanese |
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参考書【日本語】
Reference Book | | （前半）
マッカーリ他著・千原秀昭他訳：「物理化学（上）」（東京化学同人）
藤永 茂著：「入門 分子軌道法」（講談社）
足立裕彦著：「量子材料化学の基礎」（三共出版）
（後半）
中村嘉孝 著：「電子物性入門」（コロナ社）
御子柴宣夫 著：「半導体の物理」（培風館）
キッテル 著：「固体物理学入門」（丸善） |
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参考書【英語】
Reference Book | | (First half)
McQuarrie et al., Translated by Hideaki Chihara et al.: "Physical Chemistry (Part 1)" (Tokyo Kagaku Doujin) in Japanese
Shigeru Fujinaga: "Introductory Molecular Orbital Method" (Kodansha) in Japanese
Hirohiko Adachi: "Fundamentals of Quantum Materials Chemistry" (Sankyo Shuppan) in Japanese
(Second half)
Yoshitaka Nakamura: "Introduction to Electronic Properties" (Corona) in Japanese
Nobuo Mikoshiba: "Physics of Semiconductors" (Baifukan) in Japanese
C. Kittel: "Introduction to Solid State Physics" (Maruzen) in Japanese |
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授業時間外学習の指示【日本語】
Self-directed Learning Outside Course Hours | | |
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授業時間外学習の指示【英語】
Self-directed Learning Outside Course Hours | | | Students may be required to submit a report on assignments. |
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使用言語【英語】
Language used | | |
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使用言語【日本語】
Language used | | |
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授業開講形態等【日本語】
Lecture format, etc. | | |
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授業開講形態等【英語】
Lecture format, etc. | | |
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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) | | |
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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) | | |
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