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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 応用化学科
授業科目区分 科目名 単位数 科目コード 開講時期 履修方法
専門教育課程
専門科目
専門
エネルギー固体化学
Solid State Chemistry for Energy Conversion and Storage
2 B023-01 2021年度
5期(前学期)
修学規程第4条を参照
担当教員名
*印は、実務経験のある教員を示しています。
授業科目の学習・教育目標
キーワード 学習・教育目標
1.エネルギー固体材料 2.結晶構造 3.固体の電気的性質 4.バンド構造 5.固体の時期的性質 「エネルギー固体化学」はエネルギー材料を固体化学の知見と手法を用いて作製することを 学習する授業である。エネルギーの創製(変換)・伝達・蓄積等に係わる固体材料について 、その基礎となる結晶構造と電子のバンド構造を理解し、ブレークスルーすべき課題を明ら かにしつつ、固体化学の手法を用いて、新しい固体エネルギー材料を作製することができる ようになることを本授業の目標とする。
授業の概要および学習上の助言
講義の前半は,結晶構造あるいは固体のバンド構造について学習する.後半は固体物質の電気的特性,光学的性質,磁気的特 性などを学習した後,半導体,太陽電池,磁性デバイス,あるいは表示ディスプレイなどについて学習していく.講義は配付 資料に基づいて進めていきます.適宜参考書を学習しながら理解を深めていってください.
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:指定なし 参考書:入門固体化学[化学同人]、量子化学 上巻[裳華房]、新版 電子物性[森北出版株式会社]、物理化学要論 第7版[東     京化学同人] リザーブドブック:指定なし
履修に必要な予備知識や技能
(1)物質の基礎,熱の化学,無機化学,および有機化学の単位を取得していることが望ましい. (2)固体の結晶構造に関する基礎的知識を持っていることが望ましい. (3)電気化学に関する基礎的知識を持っていることが望ましい. (4)仕事やエネルギーの物理に関する基礎的知識を持っていることが望ましい.
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
L 無機固体結晶の構造を記述できる
L 回折現象を利用した構造の決定方法および固体組成の決定方法について記述できる.
L 固体の光学的,電気的,および磁気的性質についてその概要を記述できる.
L 固体のバンド構造を説明できる.
M,P,R,S 電気,光学・誘電,および磁気デバイスの原理と概要を記述できる.
達成度評価
評価方法
試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 30 60 10 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 30 60 10 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 10 20 5 0 0 0 0 35
思考・推論・創造する力 20 40 5 0 0 0 0 65
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 0 0 0 0 0
発表・表現・伝達する力 0 0 0 0 0 0 0 0
学習に取組む姿勢・意欲 0 0 0 0 0 0 0 0
※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験 最終試験を行う,範囲は、講義・演習教材・小テストの内容となる.目標に達しているかで評価する.
クイズ
小テスト
授業の進行に合わせ、講義・演習教材の中から、小テストを2回行う。
レポート 結晶模型を使った構造の理解についてレポートの内容により評価する。
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
-固体の結晶構造およびその決定方法を説明することができる . -固体組成の決定方法を説明することができる. -固体のバンド構造を記述することができる. -固体の電気的,光学的,磁気的性質について記述することが できる. -固体を応用した電気・磁気デバイスについて記述することが できる. -固体の結晶構造およびその決定方法に関する基礎的な知識を 有する. -固体の組成の決定方法に関する基礎的な知識を有する. -固体のバンド構造に関する知識を有する. -固体の電気的,光学的,磁気的性質について,基礎的な内容 を記述することができる. -固体を応用した電気・磁気デバイスについて基礎的な知識を 有する.
CLIP学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では:「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、GoodWork!」:のようなプロセス(一部あるいは全体)を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分
開講にあたって;無機固体とその応用 ダイヤモンド構造模型の作製 講義 配布資料の説明 演習 シラバス、配布教材の復習 ダイヤモンド構造他各結晶構造の 理解 60/60
固体の結晶構造の概論 代表的な結晶構造 面心立方格子模型の作製 講義 配布資料の説明 演習 立方格子および六方格子を理解す る。 結晶模型に関するレポートを作成 する。 60/60
結晶構造演習 講義 配布資料の説明 演習 結晶構造に関する演習の復習 60/60
回折現象と構造決定 講義 配布資料の説明 演習 回折現象とは何かを復習 面間隔の求め方に関する復習 60/60
結晶構造とその決定に関する演習 講義 配布資料の説明 演習 演習問題、配布資料、小テスト準 備 120
小テスト -結晶構造 -X線回折による面間隔の決定 小テストの振り返り 固体組成の分析方法 試験 自己点検 講義 配布資料の説明 演習 演習問題、配布資料 120
固体物性とその量子論的扱い 講義 配布資料の説明 演習 量子論的扱いに関する復習 120
量子論とバンド構造 講義 配布資料の解説 演習 一次元井戸のポテンシャルに関す る計算 120
金属と絶縁体とバンド構造 講義 配布資料の解説 演習 金属と絶縁体との違いを理解する 180
10 小テスト -基礎量子論 試験内容の振り返り 真性半導体と不純物半導体 固体の光学的物性と誘電体 試験 自己点検 講義 配布資料の解説 演習 固体の光学的性質と誘電体につい ての復習,小テスト準備 180
11 固体の電気的性質とデバイス -ダイオード -太陽電池 -LED 講義 配布資料の解説 演習 電気的性質・電子デバイスについ ての復習 120
12 固体の電気的性質とデバイス -誘電体 -誘電体を用いたデバイス 講義 配布資料の解説 演習 誘電体の基礎についての復習 誘電体に関する復習 圧電作用について 180
13 固体の磁気的性質 -磁性とは -磁性の分類 講義 配布資料の解説 演習 誘電体に関する復習 特に圧電素子については理解する こと 180
14 磁性体とデバイス -磁性デバイスの例と仕組み -磁性の化学分析への応用 学習内容の点検 講義配布資料の解説 演習 自己点検 磁性体に関する復習 試験準備 180
15 試験 -固体の電気的・磁気的性質 -電気・磁気デバイス 試験内容の振り返り 試験 自己点検 試験の復習 一人ひとりが、新しいエネルギー 材料の創製を想い描き、如何にし て実現するか、この授業を終えた 後もずっと考えてほしい。 120