物理科学課題演習B9(後)

科目ナンバリング U-SCI00 33297 SJ57 開講年度・開講期 2021 ・ 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
使用言語 日本語 曜時限 月3・4・5
教員 山本 潤 (理学研究科 教授)
高西 陽一 (理学研究科 准教授)
荒木 武昭 (理学研究科 准教授)
柳島 大輝 (理学研究科 助教)
授業の概要・目的 液晶・高分子・エマルジョン・界面活性剤・ゲル,そして生体構造など,身近で“やわらかい“ナノ構造物質を総称してソフトマターと呼ぶ。ソフトマター物質の物理現象は,平衡・非平衡統計力学によって記述できる。本演習では, 液晶ディスプレイや生体物質など,いくつかの現実の系を身近なモデルとして,授業で履修してきた統計力学が現実のソフトマター物質の物理と如何にして結びつくかを,構造解析やダイナミクスの実験を通して体験するとともに,新規な物理現象を研究するために必要不可欠な,空間と時間における基礎的な実験手法を習得する。
到達目標 ソフトマターを物理学的に研究するための基礎物理学的な学問を学ぶことができる。前半では英文の著書、論文を輪読することを学習する。また、ソフトマターを実験的に研究するための基礎技能として、顕微鏡やレーザー装置、光学系、電子測定器を実際に操作してその使い方を学ぶことができる。後半では、ソフトマターの物理を研究するテーマを1人1つづつ、教員との相談により決定し、自らの力で未知の科学を探求する考え方や実験手法の基礎を学ぶ。
授業計画と内容 第1回:演習の概要説明と輪読担当決め 及び 基礎科学実験ガイダンス
第2回~第7回:輪読(2014年度:Soft Condensed Matter, R.A.L.Jones など英語版の教科書)及びソフトマターの基礎科学実験実習
第1回で決めた担当者が各回の輪読を担当し,上記のような教科書を読んで解説する。ソフトマター理論の研究室と協同して(教員・TAの輪読参加)輪読を進める。
第8回:担当実験課題説明
第9回~第14回:各自ソフトマター物理に関する実験的研究の初歩を学ぶため、研究課題(下記に例)を教員と相談して決める。各々のテーマでは、物質の空間構造(偏光・位相差・蛍光顕微鏡とX線回折など)、および時間軸ダイナミクス(動的レーザー光散乱・レオロジー・粘弾性・誘電スペクトロスコピーなど)の測定法を、実験対象にあわせて用い、ソフトマター物理に関する実験研究の初歩を学ぶ。

(2020年度の実験研究テーマ例)
1.干渉計を用いた分子マニュピレータ解像度改良
2.ネマティックゲルの電場誘起力学的不安定性
3.ナノ粒子混合ネマティック相
4.カイラル強誘電性液晶のピッチと電気複屈折
5.強誘電性液晶へのイオン液体添加効果

第15回:課題演習発表会 第9~14回で行った実験を整理して考察を行い、得られた研究成果についてパワーポイントなどを使って発表を行う。
履修要件 特になし
授業外学習(予習・復習)等 ゼミ・実験などへの参加、教員との議論により講義履修を進める。必要な予習・復習は講義中に適 宜指示する。
教科書 (2016年度)Soft Condensed Matter, R.A.L.Jones, OXFORD UNIVERSITY PRESS 2002 など。第1回の講義の時間に詳細を説明するので、事前に教科書を購入等しないこと。
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