タイトル

ナンバリングコード M3CHE-ABXT-2O-Lp2   科目ナンバリングについて
授業科目名 科目区分 時間割 対象年次及び学科
計算機材料設計学    
Computer-Materials Design
  後期 月3 1~2 工学研究科博士前期課程材料創造工学専攻
講義題目 水準・分野 DP・提供部局
対象学生・
特定プログラムとの対応
 
 
M3CHE ABXT 2O
担当教員 授業形態 単位数 時間割コード
石井 知彦[Ishii Tomohiko] Lp 2 944081
DP・提供部局  
ABXT
 
授業形態  
Lp
 
関連授業科目  
無機化学、物理化学、有機化学、材料力学、量子力学、量子化学、固体物理など材料創造工学科の学部で履修した多くの専門科目。
 
履修推奨科目  
無機化学、物理化学、有機化学、材料力学、量子力学、固体物理など
 
学習時間  
(講義および演習)90分 × 15回 + 自学自習
 
授業の概要  
密度汎関数法の一つであるDV-Xα分子軌道法を学ぶ。これまで、主として実験科学者に好まれて用いられてきたDV-Xα法は、合金設計やスペクトル解析の分野では、他に類を見ない実験再現性を示した。それらの背景を紹介すると共に、分子軌道計算の一般的な理論を学ぶ。さらに具体的な計算例を、有機物、無機物、錯体、金属酸化物及び半導体の場合で比較する。最後に実際にパソコン上で架空の分子モデルを設計し、その分子の電子状態について議論し、各自比較検討する。授業は指定教科書による講義形式で行う。適宜、パソコン上で具体的に電子状態の計算をシミュレーションし、講義の理解を深めるように工夫する。講義の後半は各自の演習が主体となる。
 
授業の目的  
新しい材料、特に機能を発現させる材料を新規に合成・設計するためには、何百という原子の組み合わせを闇雲に試したり、何億という物質の組成の一部分を変えただけでは、到底不可能なことである。目的物質を得るためには、理論予測および経験による設計戦略が必要となってくる。この講義では、これまでの絨毯爆撃的な分子設計を改め、ピンポイント爆撃的な分子設計を理解し(DPの「専門知識・理解」に対応)、その上でスマートな材料設計戦略をたてることを目的とする(DPの「研究能力・応用力」に対応)。
 
到達目標  
機能を発現させる材料を新規に合成・設計するための設計戦略を身につける。ピンポイント爆撃的な分子設計を学び、効率の良いスマートな材料設計戦略を身につける。
 
学習・教育到達目標(工学部JABEE基準)  
 
成績評価の方法と基準  
必要に応じて電子状態計算を行い、レポートを提出してもらう。各自が修士論文研究などで扱っている物質を計算例として用いるため、受講者が研究室で扱っている物質の構造や組成を理解しておく必要がある。演習的な要素が大きいため、欠席した場合、最大で80点まで減点する。課題に対するレポート点(満点を100点に換算)のみで単位を認定し、定期試験は行わない。
 
授業計画並びに授業及び学習の方法  
【授業計画】
第1回:「絨毯爆撃」から「ピンポイント爆撃」へ・・・DV-Xα分子軌道法
第2回:密度汎関数法
第3回:原子の電子状態計算
第4回:分子軌道の理論
第5回:クラスター計算方法とプログラム
第6回:具体的な計算例(簡単な分子)
第7回:具体的な計算例(クラスター)
第8回:具体的な計算例(錯体)
第9回:具体的な計算例(金属酸化物)
第10回:具体的な計算例(金属・半導体)
第11回:各種スペクトルへの応用
第12回:DV-Xα分子軌道計算の実践1
第13回:DV-Xα分子軌道計算の実践2
第14回:DV-Xα分子軌道計算の実践3
第15回:DV-Xα分子軌道計算の実践4
第16回:(試験は行わない、レポートによって評価を行う)

【自学自習に関するアドバイス】
第1回:何のために「材料設計・分子設計」を行うのか?
第5回:DV-Xα分子軌道法の長所・短所、他の計算方法との比較
第8回:金属錯体の電子状態の計算で、特に注意すべき点は何か?
第10回:物性を議論するにはどうすればよいか?
第11回:スペクトルを議論するための計算方法は?
第12回:プログラムの起動と入力ファイルの作成
第13回:出力ファイルの見方
第14回:計算する上でのテクニック
第15回:目的物質を得るための分子設計
 
教科書・参考書等  
「量子材料化学の基礎」足立裕彦著、三共出版、ISBN978-4-7827-0766-1
 
オフィスアワー  
金曜日5時限目、研究室(2号館5階)で受け付ける。事前に必ず連絡を入れること。メールの場合は随時受け付ける(tishii@eng.kagawa-u.ac.jp)(学籍番号を記すこと)。
 
履修上の注意・担当教員からのメッセージ  
講義には必ず出席し、予習・復習に心がけること。実際の計算なども不可欠である。
 
参照ホームページ  
 
メールアドレス  
tishii@eng.kagawa-u.ac.jp
 
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