量子ビーム物質解析学

科目ナンバリング 開講年度・開講期 2021 ・ 後期
単位数 2 単位 授業形態
配当学年 修士・博士 対象学生
使用言語 日本語 曜時限 月4
教員 奥地 拓生 (複合原子力科学研究所 教授)
森 一広 (複合原子力科学研究所 准教授)
小野寺 陽平 (複合原子力科学研究所 助教)
授業の概要・目的 炭とダイヤモンドは、同じ炭素でてきていても、大きく物質としての性質が異なる。この違いは炭素の原子スケールの配列の違いに起因する。本講義では、近年の発達が著しい量子ビームを使って、物質の原子スケールの状態を解析する方法についての学修を行い、そこから硬さや電気の通しやすさなど、物質の性質の起源を考える。各種の先端的な量子ビームを活用した回折法・散乱法・吸収法によって、原子の配列(静的構造)、揺らぎ(動的構造)、構造の歪みなどを解析する方法を示す。機械材料や、自然界にある結晶、および不規則系物質についての各種の解析の結果とその意義を説明する。
到達目標 物質に対する量子ビームの散乱・回折の基本原理を学び、物質中の原子の配列や揺らぎと、そこから導かれる物質の性質との関連を理解する。
授業計画と内容 1.量子ビーム(X線、中性子線、電子線、自由電子レーザー、高強度レーザー)の性質と特徴
2.結晶の対称性と群論
3.結晶・不規則系物質の原子配列の解析と物性の起源
4.結晶・不規則系物質の原子・ナノスケールダイナミクス
5.太陽系、惑星、地球の結晶(鉱物、氷)と不規則系物質(マグマ、水)
6.機械材料の残留応力の観察
7.中性子ラジオグラフィ
8.日本ならびに世界の量子ビーム施設における物質解析の例
成績評価の方法・観点 レポートを提出してもらい、講義内容の理解度を問う。
履修要件 固体物理
授業外学習(予習・復習)等 授業中に指示する。
参考書等 結晶としての固体(バーンズ固体物理学1), G.バーンズ, (東海大学出版会),  107ページ、1989年
固体論の基礎(バーンズ固体物理学2), G.バーンズ, (東海大学出版会),  99ページ、1989年
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