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現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 理学部 物理学教室 物理科学課題演習B4(後) 物理科学課題演習B4(後)

物理科学課題演習B4(後) 物理科学課題演習B4(後)

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科目ナンバリング
  • U-SCI00 33287 SJ57
開講年度・開講期 2020・後期
単位数 5 単位
授業形態 課題演習
配当学年 3回生以上
対象学生 学部生
使用言語 日本語
曜時限 月3・4・5
教員
  • 前野 悦輝(理学研究科 教授)
  • 石田 憲二(理学研究科 教授)
  • 米澤 進吾(理学研究科 准教授)
  • 北川 俊作(理学研究科 助教)
授業の概要・目的 課題演習B4「高温超伝導」
 固体中の現象の多くは,電子や原子などの多数の構成粒子が互いに影響を及ぼしあうことによって生じる。その最たるものとして超伝導現象がある。特にYBa2Cu3O7-yをはじめとする銅酸化物の高温超伝導体では、電子間の多体効果が本質的に重要であり、通常の超伝導と比べてもさらに興味深い現象がみられる。
 本課題演習では、高温超伝導を示す銅酸化物を実際に合成し、得られた試料の分析や低温実験を行う。また、超伝導現象に関するセミナーを行う。これらを通じて、超伝導体に一般的な現象や高温超伝導体に特有の性質を理解することを目指す。また、これらの現象に対して結晶構造や化学組成の果たす重要な役割についても考察する。さらに、レポート執筆や口頭発表・論文検索など必要なスキルの体得も目指す。
到達目標 ・固体中の電子が示す顕著な量子力学的現象である超伝導について理解する。
・超伝導などの起こる舞台として物質の結晶構造の果たす重要な役割についても理解する。
・低温物性実験や物質合成に必要な基本的実験スキルを体得する。
・レポート執筆や口頭発表・論文検索など、研究を行う上で必要なスキルを体得する。
授業計画と内容 授業は主に、セミナーと実験から成る。セミナーでは超伝導の基礎と実験に関連した内容を輪講形式で学ぶ。また、実験内容に関する小セミナーや、レポート執筆・口頭発表・論文検索などのスキルの体得のための小セミナーや小レポート等を行う。実験では、2グループに分かれて、銅酸化物高温超伝導体YBa2Cu3O7-yの合成をする。さらに酸素欠損量yを調整したり、Cuサイトへの元素置換をしたりして、超伝導性の変化や結晶構造の変化を観測する。また、発表会(中間発表会・最終発表会)とレポート執筆を通じて、研究の結果をまとめて報告する。
具体的計画は以下の通りであるが、セミナーや実験の進度によって適宜変更する可能性がある。
第1回 ガイダンス + Overview + セミナー「高温超伝導」
第2回 セミナー「超伝導の基礎」 + 実験グループ分け + 実験
第3回 実験
第4回 セミナー「超伝導の基礎」 + 実験
第5回 セミナー「超伝導の基礎」 + 実験 + 小セミナー「プレゼンテーション」
第6回 セミナー「超伝導の基礎」 + 実験
第7回 実験
第8回 小発表会「YBa2Cu3O7-δの合成とその超伝導」 + 実験
第9回 実験 + 小セミナー「日本語表現」
第10回 実験
第11回 実験 + 小セミナー「論文検索」
第12回 実験
第13回 実験
第14回 実験 + 小セミナー「レポートの書き方」
※進捗によって、実験や解析の一部を授業時間外に行う場合がある。また、最終発表会およびレポート提出は長期休暇中に行う。
履修要件 電磁気学,熱力学・統計力学,量子力学の基礎を学んでおくこと。
授業外学習(予習・復習)等 セミナーは発表担当者を含め、全員が予習してくること。
中間・最終発表会の準備およびレポート執筆は授業外で行う。
また、実験データの解析など適宜授業外学習を指示する。
教科書
  • セミナーに用いる教科書は,初回に担当教員が提案する。例として: C. Kittel, “Introduction to Solid State Physics” (8th ed., John-Wiley, 2005). 実験や小セミナー用のプリントは授業中に配布する。配布したプリントについては、HPにもパスワードプロテクトして掲載する。
参考書等
  • セミナー等の中で適宜示す。課題演習内容の詳細に関しては以下のURLも参照のこと:
関連URL
  • http://www.ss.scphys.kyoto-u.ac.jp/contents/education/b4/index.html