Introduction to Soft Matter Physics

Numbering Code G-SCI21 92225 LJ57 Year/Term 2021 ・ First semester
Number of Credits 2 Course Type Lecture
Target Year Master's students Target Student
Language Japanese Day/Period
Instructor name YAMAMOTO JUN (Graduate School of Science Professor)
ARAKI TAKEAKI (Graduate School of Science Associate Professor)
TAKANISHI YOUICHI (Graduate School of Science Associate Professor)
Outline and Purpose of the Course 液晶、高分子、コロイド、両親媒性分子溶液など、「固体」と「液体」の中間的な状態を示し、分子から巨視的なスケールまで、階層的な構造とダイナミクスを持つ物質群を「ソフトマター」と総称する。本講義では物性物理学の立場から、様々なソフトマターの物質群の特徴や物性を紹介するとともに、それらを物理的に理解し、考えるために必要な物理学の基礎と物性を概説する。また、ソフトマターのナノ構造やダイナミクスを測定し、新しい物質内部の構造とダイナミクスを研究するための様々な物性測定法を紹介する。
Course Goals 本科目の履修により、ソフトマターの構造やダイナミクス、機能を物理学的に理解するために必要な、統計物理学・電磁気学など物理学の基礎知識を習得する。また、未知のソフトマターを研究するために必要な、基本的実験手法とその原理などを学ぶ。
Schedule and Contents I.ソフトマターの連続体理論と流体力学(山本)
第1回 力学物性(弾性、粘弾性、レオロジー)
第2回 音波物性
第3回 光物性
第4回 線形応答
第5回 分子間力、欠陥と長距離弾性相互作用
II.相転移ダイナミクス (荒木)
第6回 秩序変数、連続体理論、構成方程式
第7回 ブラウン運動、揺動散逸定理、相反定理
第8回 ランダウ理論、相転移モデル、臨界現象
第9回 相転移ダイナミクス、スピノーダル分解、核生成
第10回 ソフトマターにおける相転移ダイナミクス
III. 単純液体とソフトマターの構造 (高西)
第11回 液体論
第12回 静的構造(二体分布関数)
第13回 散乱関数(オルンシュタイン・ゼルニケ)
第14回 構造解析(X線回折)
第15回 誘電・電気物性
Course Requirements None
Study outside of Class (preparation and review) 基本的に講義の聴講を前提に学習を進め、予習・復習などの必要があれば講義中に指示する。
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