本年度 2016FY 2015FY

2016FY

H28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:第7講義室
講師山崎 仁丈 教授
評価:出席および演習解答(30点)、質問(×1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):みなさんにそれぞれ1問ずつ 問題を作成いただき、その解答を1月末までにまとめ、レポートとして提出いただきます。
教科書「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
参考書:「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
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必須となる点欠陥(電子、正孔、酸素空孔など)挙動を熱力学や速度論に基づいて講義する。

予定(授業内容について変更の可能性あり)
1. 10/3(Mon)  ガイダンス(本授業の狙い)& 表面機能に関するイントロダクション
2. 10/11(Tue) 固体の欠陥化学:Kröger-Vink表記, 欠陥反応(p43~52)
3. 10/17(Mon) 固体中の点欠陥:欠陥反応の平衡定数、Brouwerダイアグラム(p55~63)
4. 10/24(Mon) 固体中の点欠陥:Brouwerダイアグラム(p60~67)、金属中の空孔濃度(p67~71: Thermodynamics of materials vol.2)
5. 10/31(Mon) 演習回答、イオン結晶中の空孔濃度(p67~71: Thermodynamics of materials vol.2)
6. 11/7(Mon) 演習回答、真性半導体における電子-正孔濃度(p85~91, p77~80: Thermodynamics of materials vol.2)
7. 11/14(Mon) 演習回答、不純物半導体における電子-正孔濃度(p111~113:固体電子論入門
 11/21(Mon) 九大祭のため休業
8. 11/28(Mon) 演習回答、演習問題作成について、固体中の原子の拡散:フィックの第一法則(p127~129:Thermodynamics of materials vol.2)
  12/5(Mon) 休講
9. 12/12(Mon) 演習回答、固体中の原子の拡散:Nernst-Einsteinの関係(p141~144:Thermodynamics of materials vol.2)
10. 12/19(Mon) 固体中のイオン伝導・電子伝導、輸率(p213~217: Physical Ceramics)、演習問題
11. 1/16(Mon) 演習回答 (渡辺)、各自作成したレポート問題の発表
12. 1/23(Mon) 演習回答 (Kamal)、レボート板書番号決定、燃料電池の原理
13. 1/30(Mon) 8:40 レポート提出締切(教室にて提出。各自が出した問題の回答も含めて下さい。)、レポート解答、アンケート調査
14. 2/6(Mon) 17:00 レポート最終提出締切(稲盛財団記念館406室のレポート受けに提出)。

 電気化学ポテンシャル、ネルンストの式、バトラーボルマーの関係(p233~236: Physical Ceramics)表面反応速度、固体中の相互拡散(p236~242: Physical Ceramics)、表面、界面、偏析、スペースチャージ(p97~123 of Thermodynamics of materials vol.2、p146~165 of Physical ceramcs)

学習用リンク

  • periodic table
  • wikipedia  or ウィキペディア
  • 3D molecular orbitals, University of Liverpool

  • Introduction to Solid-State Physics, University of Nevraska-Lincoln
  • Principle of Electronic Devices, University of Colorado, Boulder

  • Google Drive(プレゼンの共同作成に便利)

  • 材料科学工学コース(学部)シラバス
  • 材料物性工学専攻(大学院)シラバス

  • H28 fall, Introduction to metallic compounds(3rd year)

    Period:Monday 16:40~18:10
    Place:W4-room No. 529
    Lecturer: Prof. Yoshihiro Yamazaki

    12/12(Mon)  Energy Materials

    April ~ July 2016 (Graduate students in Global course)

    Class: Advanced Materials Science
    Period:Monday 13:00~14:30
    Place:Seminar room, 2F, Inamori Center
    Lecturer: Prof. Yoshihiro Yamazaki
    Textbooks:"Physical ceramics: Principles for ceramic science and engineering" by Chiang, Birnie, and Kingery and "The electronic strucure and chemisty of solids" by Cox.

    Contents
    1. Guidance: How does this lecture benefit you?
    2. Defect chemistry: Kröger-Vink notation
    3. Defects in solid: Electrons and holes
    4. Defects in solid
    5. Defects in solid: Brouwer diagram
    6. Defects in solid: Equilibrium constant for reaction
    7. Ionic and electronic transports in solids
    8. Diffusion in solids
    9. Ambipolar diffusion in solids
    10. Electronic structure and its experimental determination
    11. Electronic structure and chemical bond
    12. Surface reaction rate
    13. Impurities in solids
    14. Surface of solids
    15. Space charge theory

     

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