量子物性論

（授業の概要）
「材料科学（Materials Science）」は工学と理学を融合する最先端の科学研究分野として位置付けられている。
本講義は、広範囲な材料・物質群に対する量子論ならびに電子論の基礎を組み込んだ新たな観点から、固体状態の物質が示す、電子構造に依存した、量子化状態に対する基礎的理解を目的に紹介・講義することを目的とする。さらに、種々の機能物性発現の支配因子となる電子論の基礎概念についての知識修得を目指す。
（到達目標）
ミクロな物質が示す新たな物性は、量子力学によってのみ説明される。本講義は、４年前期で講義・習得した｢固体物性論｣に続き、特に電子間の交換相互作用、３ｄ−４ｆ電子間結合を利用した新たな機能材料開発ならびに量子効果（量子力学、電子論）を積極的に応用した｢２１世紀の新たな物質創製科学研究｣に対する大学院入学前の高度な学問の基礎知識の習得を目指す。

達成目標

1.	｢古典物性論から量子物性論への歴史的推移と意義｣を理解し、併せて材料・物質科学研究を担う｢固体の場の量子論｣に対する基礎知識を理解・修得する。
2.	量子論の基本的事項となる（１）電子構造、（２）物質の二重性、（３）電子の運動状態などを中心に理解・修得する。
3.	固体電子論の基礎概念（自由電子モデルとバンドモデル）を理解・修得する。
4.	電子の運動状態（シュレディンガーの波動方程式が有する量子力学的意味）を理解・修得する。
5.	量子力学に基づいた?固体の比熱理論、（１）量子統計、（２）物質の磁性状態（特に多電子系の電子間結合）についての理解・修得を目指す。

授業計画

1.	講義の概要と学問的背景　　１．量子物性論とは何か　　２．物質創製科学研究と量子物性論の関係
2.	現代物理学と量子物性論の関係　　１．材料研究と量子物性論の意義と関係　　２．材料研究に対する量子物性論の位置づけ
3.	量子物性論を踏まえた電子論の基礎(1) 　　１．ｄ電子（局在かつ遍歴電子）と機能物性の関係　　２．ｆ電子と機能物性発現の関係
4.	量子物性論を踏まえた電子論の基礎(2) 　　１．直接交換相互作用　　２．間接交換相互作用
5.	量子効果応用と物質科学研究　　１．磁性体物理　　２．半導体物理
6.	理想状態における固体量子物性　　１．固体の場の量子論１　　２．固体の場の量子論２
7.	非平衡状態における固体量子物性　　１．ランダム系の固体物性１　　２．ランダム系の固体物性２
8.	量子物性論の基礎と応用１　　１．量子力学の工学領域への応用１　　２．量子力学の工学領域への応用２
9.	量子物性論の基礎と応用２　　１．量子効果を利用した物性評価・解析１　　２．量子効果を利用した物性評価・解析２
10.	量子物性論の今後の展開１　　１．ナノマテリアル研究の現状と意義　　２．ナノマテリアルと量子物性論の関係
11.	量子物性論の今後の展開２　　１．ナノマテリアルの物質群および形態　　２．ナノマテリアルの量子物性と応用
12.	量子物性論を踏まえた２１世紀の新たな物質創製科学研究１　　１．物質生成過程と量子物性の関係　　２．量子物性を踏まえた核生成現象
13.	量子物性論を踏まえた２１世紀の新たな物質創製科学研究２　　１．電子間結合を踏まえた物質生成理論　　２．ランダム系固体の物質創製と量子物性論の関係
14.	量子物性論の新たな展開　　１．機能性非平衡新物質創製に対する量子物性論の意義と効果　　２．極限環境を利用した機能性新物質創製科学研究の今後の展開
15.	期末試験

評価方法と基準

教科書・参考書

履修前の準備

学習・教育目標との対応

４年前期に履修した、｢固体物性論｣と密接に関係し、物質が示す様々な物性に対し、量子論および量子力学に基いた、新たな学問となる｢量子物性論｣と｢２１世紀における物質創製科学研究｣についての理解し、学問の習得を目指す。さらに、宇宙環境に代表される｢極限環境｣における新機能性物性発現に対し、量子論、量子力学、固体の電子状態、バンド構造および３ｄ−４ｆ弱電子間結合状態などを考慮し、本学大学院入学前における物質科学研究に対する導入教育を目的とし、これを紹介・講義する

開講部	工学部
開講学科	材料工学科
開講学年	4年次
開講時期	後期
単位数	2
単位区分	選択必修
系列区分	専門
講義区分	講義

C0080600

授業の概要