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本年度

2020年度 秋学期 エネルギー材料工学(2年生)

日時:金曜3コマ(13:00~14:30)
場所:Zoomオンライン授業
講師山崎 仁丈 教授(3コマ) 、加藤 喜峰 准教授(4コマ)
評価:出席(14点)、レポート(内容、日本語のわかりやすさ, 36点)
教科書:なし
参考書「金属酸化物のノンストイキオメトリーと電気伝導」斎藤編訳、内田老鶴圃
   :「Thermodynamics of materials, vol. 1 & 2」 Ragone, Jone Wiley & Sons、日本語版絶版「材料の物理化学I & II」, 丸善(図書館にはあると思います)
   :「Physical Ceramics」Chiang, Birnie, & Kingary, John Wiley & Sons
   :「固体電子論入門」
   :「表面技術者のための電気化学」
   :「Electrochemistry at metal and semiconductor electrodes, by Norio Sato, Elsevier

概要

 燃料電池、リチウムイオン電池、光触媒、触媒など、現代社会に必要不可欠なエネルギーデバイスは、特徴を持った材料を巧みに組み合わせることでそのエネルギー機能を発現させている。本授業では、これらエネルギーデバイスやそれらを構成するエネルギー材料の基礎知識について、材料工学の観点から説明する。

予定(金曜3コマ)
1. 10/9(Fri)  ガイダンス(本授業の狙い)、イントロダクション、Kröger-Vink表記
2. 10/16(Fri) 燃料電池、電気化学デバイス、ネルンストの式、化学ポテンシャル、電気化学ポテンシャル
3. 10/23(Fri) 燃料電池、材料物性と燃料電池特性の関係、酸化物中の点欠陥量と移動速度、電気抵抗
4. 10/30(Fri) エネルギー材料開発のための機械学習、記述子
5. 11/6(Fri) 光触媒、半導体、光励起、バンドギャップ、バンド図
6. 11/12(Thu) 触媒、表面ガス吸着、化学反応の熱力学および速度論
7. 11/20(Fri) リチウムイオン電池、状態図、相転移
8. 11/27(Fri) 14:50 レポート提出締切 (Proselfにて提出)

2020年度 後期 表面機能制御学(大学院生)

日時:月曜1コマ(8:40~10:10)
場所:Zoomオンライン授業
講師山崎 仁丈 教授
評価:出席、発表および演習解答(40点)、レポート(作成した問題の質、解答内容、日本語のわかりやすさ, 60点):演習問題を各自作成、作成された問題をすべてレポートとしてまとめ、提出ください。
教科書「Electrochemistry at metal and semiconductor electrodes, by Norio Sato, Elsevier
参考書「金属酸化物のノンストイキオメトリーと電気伝導」斎藤編訳、内田老鶴圃
   :「Thermodynamics of materials, vol. 1 & 2」 Ragone, Jone Wiley & Sons、日本語版絶版「材料の物理化学I & II」, 丸善(図書館にはあると思います)
   :「Physical Ceramics」Chiang, Birnie, & Kingary, John Wiley & Sons
   :「固体電子論入門」
   :「表面技術者のための電気化学」
演習:授業中に演習問題や計算結果を確認するため、関数電卓かノートPCを授業にお持ちください。

概要

 燃料電池や光触媒などの最先端エネルギーデバイスや材料では、材料表面を巧みに制御することで目的とする機能を発現している。本授業では、これら物質・エネルギー変換機能の発現および制御に重要な表面近傍における点欠陥(電子、正孔、酸素空孔など)の熱力学的および速度論的挙動について講義する。

予定
1. 10/5(Mon)  ガイダンス(本授業の狙い)、イントロダクション、Kröger-Vink表記
2. 10/12(Mon) 固体の欠陥化学:欠陥反応、欠陥反応の平衡定数(熱力学)、Brouwerダイアグラム(熱力学)(p43~67)
3. 10/19(Mon) 演習回答&質疑応答
4. 10/26(Mon) 
5. 11/2(Mon) 真性半導体中の電子と正孔(熱力学, p29~32 in Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes )
6. 11/9(Mon) 演習回答、不純物半導体中の電子と正孔(熱力学, p29~32 in Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes)、水和酸化還元粒子の電子準位(熱力学, p47~53 in Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes)
7. 11/18(Wed) 水和酸化還元電子のフェルミ準位 (熱力学, p53-57)、半導体/水溶液界面におけるバンド図の作成  (熱力学)
8. 11/30(Mon) 半導体/水溶液界面におけるバンド図の作成2 (熱力学)
9. 12/7(Mon) 
10. 12/14(Mon) 不純物半導体における電子-正孔濃度(熱力学)(p111~113)、固体中の原子の拡散:フィックの第一法則(速度論)(p127~129:Thermodynamics of materials vol.2)、演習問題作成について
11. 12/21(Mon) Nernst-Einsteinの関係(速度論)(p141~144:Thermodynamics of materials vol.2)
12. 1/13(Wed) 各自作成したレポート問題の発表、Nernst-Einsteinの関係(速度論)(p141~144:Thermodynamics of materials vol.2)、固体中のイオン伝導・電子伝導(p213~217: Physical Ceramics)
13.1/18(Mon) 輸率(速度論)(p213~217: Physical Ceramics)、電気化学ポテンシャル(熱力学)、ネルンストの式(熱力学)(p233~235: Physical Ceramics)、バトラーボルマーの関係(速度論)(p52~57: 表面技術者のための電気化学)燃料電池の原理と理論変換効率(熱力学)、スペースチャージ(p97~123: Thermodynamics of materials vol.2、p146~165: Physical Ceramics)
14. 1/25(Mon) レポート発表&討論、アンケート調査
15. 2/1(Mon) 16:30 レポート提出締切 (稲盛財団記念館406室のレポート受けに提出)

表面反応速度(速度論)、固体中の相互拡散(速度論)(p236~242: Physical Ceramics)、表面、界面、偏析

2020 物質科学工学概論第一(1年生)

日時:7/9 木曜5コマ(16:40~18:10)
場所:Zoomオンライン授業
講師:山崎 仁丈 教授、田中 將己 教授
題目:エネルギー材料が導く持続可能な社会

2020 spring, Introduction to metallic compounds(2nd year students)

Period:Monday 16:40~18:10
Place:Zoom online lecture
Lecturer: Prof. Yoshihiro Yamazaki

6/22 (Mon)  Energy Materials

link for your study

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  • wikipedia  or ウィキペディア
  • 第一原理計算

  • Solid-state Physics, TU Graz
  • Photochemistry II, EPFL
  • Introduction to Solid-State Physics, University of Nevraska-Lincoln
  • Principle of Electronic Devices, University of Colorado, Boulder
  • 3D molecular orbitals, University of Liverpool

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