授業科目名	結晶科学
時間割番号	TAM316
担当教員名	米崎　功記
開講学期・曜日・時限	後期・水・I	単位数	2
＜対象学生＞
(未登録)
＜授業の目的＞
山梨県の宝飾産業・工業的応用に大きな役割を担う水晶を通して結晶の構造と物性の関係を学ぶ（第１回）。 格子（並進対称性）を通して結晶の持つ固体物性を学ぶ（第２回～第６回）。 Ｘ線回折法を用いた結晶構造解析を学ぶ（第７回～第１５回）。 本授業科目は、「地域課題・専門科目」です。
＜本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー＞（能力・資質）
工学部>先端材料理工学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質）   AM-A 専門 2.専門的知識・技術 材料科学 ◎
＜到達目標＞  到達目標とは
目標NO 説明 コンピテンシーとの対応 AM 1 原子間相互作用による電子エネルギーの変化を理解する AM-A 2 結晶によるＸ線の回折現象、結晶構造との関連性を理解する AM-A 3 山梨県の宝飾産業・工業的応用のいて大きな役割を担う水晶を題材に、結晶の持つ特性を結晶構造の観点から解釈する。本授業科目は「地域課題・専門科目」です。
＜成績評価の方法＞
目標No 割合 評価の観点 1 47% 原子間相互作用による電子軌道構築に関する理解度 2 47% 結晶によるX線回折現象に関する理解度 3 6% 結晶構造と物性の関連性に関する理解度 合計 100%
＜授業の方法＞
授業はライブ型（対面形式）で行う予定だが、状況によってオンデマンド型のオンライン形式に変更する場合あり。 必要に応じて授業内容を復習するためにレポート課題を提示する。
＜受講に際して・学生へのメッセージ＞
並進対称性に基づいた結晶の電子構造、およびX線の回折現象を用いた結晶構造解析について講義する。 研究で試料に含まれる結晶相の同定や結晶構造解析を行う人向けの内容で、回折現象についても触れる予定。 ベクトル空間における基底の概念や、フーリエ展開・フーリエ変換、波の定式化に関して理解していることが望ましい。 授業内容を自分なりにかみ砕いて理解してほしいので、講義ノートは各自で工夫して作成すること。配布資料は授業で使用する図表（穴あき）のみとする。
＜テキスト＞
(未登録)
＜参考書＞
掛川一幸 [ほか] 著, 結晶化学, みみずく舎,医学評論社 (発売), ISBN:9784872119213, (基礎から理解する化学, 2) 遠藤忠 [ほか] 著, 結晶化学入門, 講談社, ISBN:4061533851, (2000年出版)
＜授業計画の概要＞
1 タイトル 結晶はどのようにしてできるか 事前学習 事後学習 前日配布資料を参考に講義内容をおおまかに把握する レポート課題 授業内容 結晶はどのようにしてできるか：結晶の美しい外観がなぜ生まれるのかについて理解する。 ※地域(山梨)に関する授業内容が含まれている 2 タイトル 原子の構造，分子の構造 事前学習 事後学習 前日配布資料を参考に講義内容をおおまかに把握する レポート課題 授業内容 結晶を構成する原子の電子軌道について理解する。 3 タイトル 分子軌道と対称性 事前学習 事後学習 前日配布資料を参考に講義内容をおおまかに把握する レポート課題 授業内容 原子同士の結合について分子軌道の観点から理解する。種々の原子が原子単独で存在するより分子形態をとったほうがエネルギー的に有利である点をLCAO近似による分子軌道の形やエネルギーの計算から理解する。 4 タイトル 結晶の並進対称性 事前学習 事後学習 前日配布資料を参考に講義内容をおおまかに把握する レポート課題 授業内容 結晶特有の周期構造が物性に及ぼす影響を理解する。数学的に無限の広がりを持つ結晶構造をどのように取り扱えばよいのかモデルを立てて数式で取り扱う。 5 タイトル バンド構造 事前学習 事後学習 前日配布資料を参考に講義内容をおおまかに把握する。結晶中の電子状態波動関数の分類を基に固体物性について理解する。 授業内容 電子軌道のエネルギーと結晶の並進対称性との関連について理解する。 6 タイトル 結晶における電子軌道：まとめ 事前学習 事後学習 無し 授業内レポート課題の復習 授業内容 原子が集合して結晶を構築する様子を理解する。 7 タイトル 格子・単位胞 事前学習 事後学習 前日配布資料を参考に講義内容をおおまかに把握する レポート課題 授業内容 結晶の周期性を表現するために用いられる格子や人為的に導入された単位格子、複合格子の分類について対称性の観点から理解する。 8 タイトル X線の回折 事前学習 事後学習 前日配布資料を参考に講義内容をおおまかに把握する レポート課題 授業内容 電子によるX線のトムソン散乱をモデルとしたX線の散乱現象や、電子により散乱されたX線が干渉する様子を数式化し、散乱光が強め合ったり弱めあったりする入射角・測定角について理解する。 9 タイトル 結晶によるX線の回折 事前学習 事後学習 前日配布資料を参考に講義内容をおおまかに把握する レポート課題 授業内容 結晶のような並進対称性を持つ材料に分布する電子により回折されるX線の挙動を理解する。 10 タイトル 逆空間における回折条件 事前学習 事後学習 前日配布資料を参考に講義内容をおおまかに把握する レポート課題 授業内容 結晶に入射したX線の回折条件を理解するために逆空間の概念を導入し、実空間と逆空間、実格子と逆格子の関係を理解する。 11 タイトル 結晶構造因子 事前学習 事後学習 前日配布資料を参考に講義内容をおおまかに把握する レポート課題 授業内容 結晶内電子によりX線が回折される様子を単位胞に含まれる電子分布を反映した結晶構造因子の観点から理解する。 12 タイトル 電子分布と散乱振幅 事前学習 事後学習 前日配布資料を参考に講義内容をおおまかに把握する レポート課題 授業内容 結晶中の電子分布を、並進対称性および単位胞構造、熱振動を反映した関数の畳み込みにより数式化する。数式化した電子分布から逆空間関数への変換を通じて結晶によるX線の回折現象について理解を深める。 13 タイトル 消滅則 事前学習 事後学習 前日配布資料を参考に講義内容をおおまかに把握する レポート課題 授業内容 人為的な単位格子の採り方である複合格子がX線の回折条件の系統的な消滅を引き起こすことについて理解する。 14 タイトル 総括評価：まとめ 事前学習 事後学習 結晶構造解析に必要となる回折現象と結晶構造の関連について復習しておく。 無し 授業内容 授業内レポート課題の復習 15 タイトル 総括評価に関する解説 事前学習 事後学習 第１４回授業内レポートの復習 無し 授業内容 結晶によるX線回折現象について復習する。 16 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 17 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 18 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 19 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 20 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 21 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 22 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 23 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 24 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 25 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 26 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 27 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 28 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 29 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 30 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容
＜備考＞
(未登録)