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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
機械工学専攻
対象課程 科目名 単位数 科目コード 開講時期 授業科目区分
博士前期課程(修士課程)
計算材料学特論
Computational Material Science
1 2147-01 2024年度
後学期
関係科目
担当教員名
授業科目の学習・教育目標
キーワード 学習・教育目標
1.第一原理計算 2.密度汎函数法 3.分子動力学法 4.モンテカルロ法 科学技術の発展には新しい材料の開発が必要不可欠であるが,期待に応えるためには複雑な 成分系,多様な組織を持つ材料の研究・開発が必要である,このような材料の研究・開発を 実験的に行うことは,経済的に難しくなっている.そこで,計算機による材料開発が重要視 されている.本講義では,材料の基本的性質を左右する電子構造を扱う第一原理計算及び原 子の運動を解析する分子動力学法について学習する.実験によらず材料の性質を研究する手 法について議論することができるようになる.
授業の概要および学習上の助言
計算材料学は電子レベルからバルクレベルまで様々な手法が存在する.本科目では,量子力学に基づく第一原理計算法及び密 度汎函数法,ニュートンの運動の法則に基づく分子動力学法,統計力学に基づくモンテカルル法についてその原理について学 修する.この中で各手法が扱える範囲とその限界について議論する.
教科書および参考書・リザーブドブック
特になし
履修に必要な予備知識や技能
材料の基礎について理解していることが望ましい
学生が達成すべき行動目標
No.
第一原理計算について説明できる
密度汎函数法について説明できる
分子動力学法について説明できる
モンテカルロ法について説明できる
計算材料学の有用性と問題点について議論できる
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 0 0 90 0 0 0 10 100
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
クイズ
小テスト
レポート 課題について提出されたレポートにより評価する 課題は授業時に提示する
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他 授業中の発言について評価する
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
①第一原理計算の原理とその応用例について説明できる ②密度汎函数法の原理とその適用範囲について説明できる ③分子動力学法の原理とその応用例について説明できる ④モンテカルロ法の原理とその応用例について説明できる ⑤計算材料学の有用性と問題点について議論できる   ①第一原理計算の有用性ついて説明できる ②密度汎函数法の有用性について説明できる ③分子動力学法の有用性について説明できる ④モンテカルロ法の有用性について説明できる ⑤計算材料学の問題点について指摘できる  
※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※
1 授業の概要 計算材料学の役割 物質・材料の階層構造と性質 講義と質疑応答 材料の基礎について復習する 次回までにシュレディンガーの波 動方程式について調べておく 90
2 第一原理計算 講義と質疑応答 次回までに汎函数とは何か調べて おく 90
3 密度汎函数法 講義と質疑応答 次回までにマックスウエルーボル ツマン分布について調べておく 100
4 古典統計力学 講義と質疑応答 次回までに原子間ポテンシャルに ついて調べておく 90
5 分子動力学法と解析力学 講義と質疑応答 解析力学について復習する 100
6 異なるアンサンブルに対する分子動力学法 講義と質疑応答 次回までに自由エネルギーについ て調べておく 100
7 モンテカルロ法 自己点検 講義と質疑応答 学習した内容について復習する 100