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凝縮系物理学特論

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令和２年度入学者 凝縮系物理学特論
教員名 久保康則
単位数    2 課程     開講区分 文理学部
科目群 相関理化学専攻
学期 前期 履修区分 選択必修
授業の形態 オンデマンド型の遠隔授業（12回）と課題研究（３回）を組み合わせる。
授業概要 電子、原子、分子といった量子力学に従うミクロな要素が、マクロな数だけ集合し、相互作用を及ぼす凝縮系はそれが持っていた性質とは異なった、新しい物理・化学現象が発現する。このような多数の要素が織りなす多様な物理・化学現象を量子論の観点から学習する。
授業のねらい・到達目標 量子論的な扱いにより、原子、分子の電子状態の基本的な捉え方を学び、凝縮系が示す様々な物理・化学現象がミクロの視点で理解できるようになることを目標とする。
授業の方法 ５月１１日から８月１日までの授業実施日（１２回）に、Blackboardを通して、オンデマンド教材（パワーポイント）を配信する。受講者はその教材を視聴し、学習すること。また、課題を解き、期日まで（翌週の講義まで）に所定の方法で提出すること。別途、課題研究について３回実施する。
履修条件 なし
授業計画
1 ガイダンス（授業のテーマ、到達目標および授業の方法について説明する）（オンデマンド授業）
【事前学習】シラバスを事前に確認すること。 （２時間）
【事後学習】第１回の宿題を解き翌週の授業までに提出すること。 （２時間）
2 水素原子のシュレーディンガー方程式の解および量子数と原子軌道（オンデマンド授業）
【事前学習】ハミルトニアンとシュレーディンガー方程式の関係を調べておくこと。 （２時間）
【事後学習】第２回の宿題を解き翌週の授業までに提出すること。 （２時間）
3 水素イオン分子および水素分子のシュレーディンガー方程式の解と意味（オンデマンド授業）
【事前学習】2粒子系（多粒子系）のシュレーディンガー方程式の解の問題点を確認すること。 （２時間）
【事後学習】第３回の宿題を解き翌週の授業までに提出すること。 （２時間）
4 多電子原子の電子構造（オンデマンド授業）
【事前学習】多電子原子の電子配置の捉え方を調べておくこと。 （２時間）
【事後学習】第４回の宿題を解き翌週の授業までに提出すること。 （２時間）
5 多原子分子・原子価結合法・分子軌道法（オンデマンド授業）
【事前学習】原子価結合法・分子軌道法とは何かを調べておくこと。 （２時間）
【事後学習】第５回の宿題を解き翌週の授業までに提出すること。 （２時間）
6 永年方程式・変分原理（オンデマンド授業）
【事前学習】変分原理について調べておくこと。 （２時間）
【事後学習】第６回の宿題を解き翌週の授業までに提出すること。 （２時間）
7 多原子分子系の分子軌道・ヒュッケル近似（オンデマンド授業）
【事前学習】ヒュッケル近似とは何かを調べておくこと。 （２時間）
【事後学習】第７回の宿題を解き翌週の授業までに提出すること。 （２時間）
8 多原子分子系・ヒュッケル分子軌道・具体的な応用（オンデマンド授業）
【事前学習】分子軌道とは何かを調べておくこと。 （２時間）
【事後学習】第８回の宿題を解き翌週の授業までに提出すること。 （２時間）
9 結合原子が多数の場合（例えばポリアセチレン）の分子軌道：周期的境界条件（オンデマンド授業）
【事前学習】周期的境界条件とは何かを調べておくこと。 （２時間）
【事後学習】第９回の宿題を解き翌週の授業までに提出すること。 （２時間）
10 周期的境界条件・バンド構造（オンデマンド授業）
【事前学習】バンド構造とは何かを調べておくこと。 （２時間）
【事後学習】第１０回の宿題を解き翌週の授業までに提出すること。 （２時間）
11 固体の電子構造・波数空間の考え方（オンデマンド授業）
【事前学習】波数空間と電子状態の関係を調べておくこと。 （２時間）
【事後学習】第１１回の宿題を解き翌週の授業までに提出すること。 （２時間）
12 固体の電子構造・電気特性（金属、半導体、絶縁体）（オンデマンド授業）
【事前学習】フェルミ粒子とは何かを調べておくこと。 （２時間）
【事後学習】第１２回の宿題を解き翌週の授業までに提出すること。 （２時間）
13 固体の電子構造・磁気特性（常磁性、強磁性、反強磁性）（オンデマンド授業と課題研究）
【事前学習】物質の磁性の起源について調べておくこと。 （２時間）
【事後学習】物質の磁性に関する課題をレポートにして提出すること。 （２時間）
14 固体の電子構造・超伝導I（オンデマンド授業と課題研究）
【事前学習】超伝導とは何かを調べておくこと。 （２時間）
【事後学習】通常の金属がなぜ超伝導を発現するかについてレポートにまとめ提出すること。 （２時間）
15 固体の電子構造・超伝導II（オンデマンド授業と課題研究）
【事前学習】絶縁体の電子状態の特徴について調べておくこと。 （２時間）
【事後学習】絶縁体が超伝導を発現するメカニズムについてレポートにまとめ提出すること。。 （２時間）
その他
教科書 使用しない
参考書 真船文隆 『量子化学ー基礎からのアプローチ』 化学同人 2008年
岩本光正 『電子物性の基礎ー量子化学と物性論』 朝倉書店 1999年
作道恒太郎 『固体物理ー磁性・超伝導ー（修訂版）』 裳華房 1993年
大野公一 『量子化学』 岩波書店 2012年
成績評価の方法及び基準 レポート:全講義終了後、課題を提示するので締め切り日までにメール添付ファイルにて提出(60%)、授業参画度:授業参画度はオンデマンド教材のしちょうじょうきょう(40%)
オフィスアワー メール、Blackboardを用いて質疑応答を行う。

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