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現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 工学研究科 化学工学専攻 界面制御工学

界面制御工学

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科目ナンバリング
  • G-ENG17 5H020 LJ76
開講年度・開講期 2020・後期
単位数 1.5 単位
授業形態 講義
配当学年 修士・博士
対象学生 大学院生
使用言語 日本語
曜時限 水2
教員
  • 宮原 稔(工学研究科 教授)
授業の概要・目的 固体と接する分子集団は,固体壁からの物理化学的相互作用を受ける結果,バルク状態と異なる挙動を示す場合が多い.本講では,特に固体の関わる界面領域での分子集団挙動を重点に,その歴史的発展を概観したのち,分子論的アプローチの重要性をふまえ,分子シミュレーション手法とその統計熱力学的基礎を講義しつつ,単純な系での分子シミュレーションを演習課題として経験させる.
到達目標 界面領域での分子集団挙動について,古典熱力学的理解と分子シミュレーションによる微視的理解を対比しつつ,体験的に修得することを目標とする。
授業計画と内容 表面・界面の特徴(1回)
表面張力に暗示される表面・界面の不安定性,本講義の概要紹介.

気固界面分子相の理論の発展(2回)
固体表面上の吸着現象,および制限空間内の分子集団の挙動について,それらの理論の歴史的発展および現在での理解を講述する.

分子動力学法の概要と単純系でのシミュレーション演習(3回)
分子動力学法の基礎と応用について概説したのち,単純な系を題材に界面領域での分子動力学シミュレーションの演習に取り組む.

分子シミュレーションの基礎としての統計熱力学(2回)
モンテカルロ(MC)法の基礎として,古典的な統計熱力学と配置積分を講述する.

MC法の概要と単純系でのシミュレーション演習(3回)
種々のアンサンブルでの状態出現確率に従う分子配置を得るための,マルコフ過程における状態遷移確率について講述し,確率的な分子シミュレーションであるMC法の演習に取り組む.最終回には,習熟度の評価を行う。
成績評価の方法・観点 【評価方法】
レポートの成績(80%) 平常点評価(20%)
平常点評価には,授業への参加状況,授業中に課すクイズの理解度を含む。レポートは全回を提出せねば合格点への到達は困難である。また,最終レポートの提出がない場合は不合格となる。
【評価方針】
到達目標について,工学研究科の成績評価の方針に従って評価する。レポート課題は自由度が高い柔軟な課題設定であり,独自の工夫が見られるものについては高い評価を与える。
履修要件 熱力学,初歩的な統計熱力学,初歩的プログラミングとデータ処理
授業外学習(予習・復習)等 毎回の講義を充分復習すること。また,分子シミュレーションのコードについては概略の説明に留まるため,各自で解読して,適切に,実行,データ解析,レポート作成を行うこと。
参考書等
  • 分子シミュレーション―古典系から量子系手法まで, 上田顕, (裳華房),
  • 岩波基礎物理シリーズ7「統計力学」, 長岡洋介, (岩波書店),
  • 物理学30講シリーズ「熱現象30講」, 戸田盛和, (朝倉書店),
  • 新装版:統計力学, 久保亮五, (共立出版),
  • 化学系の統計力学入門, B.Widom著,甲賀健一郎訳, (化学同人),