光機能材料学

Photo Functional Materials

9982501

82AMAMF305

安盛　敦雄

Atsuo Yasumori

2025年度後期

2025年度

②Second semester

木曜1限

1st Period on Thursday

先進工学部　マテリアル創成工学科

Department of Materials Science and Technology, Faculty of Advanced Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

照明やテレビ、光通信などに用いられている光機能を持つ材料は、現代社会では欠かすことができないものになっている。
これらの材料を支える物質の光機能の多くは、電子配置・電子の状態によって説明される。
本講義では、そのような無機固体の光物性と、それを利用した材料の機能が理解できるように講義する。

Materials with optical functions used in lighting, television, and optical communications have become indispensable in modern society.
Many of the optical functions of the materials that support these materials are explained by their electron configuration and electronic states.
In this lecture, such optical and photonic properties of inorganic solids and the functions of materials using such properties will be lectured so that students can understand the functions of such materials.

本講義では無機固体の光学特性の基となる固体の電子物性の基礎と、それが材料工学へと展開していく過程を理解することが目的である。

The purpose is to understand the basics of electronic properties and the process by which it develops into materials engineering.

授業を通して、固体の光物性と電子構造の基礎、さらに材料の光吸収・発光挙動およびその他の重要な光物性・機能が理解できるようになることが、目標である。

The goal of the course is to understand the fundamentals of optical and photonic properties and electronic structures of solids, and also to understand the optical absorption, emission behavior and other important photophysical properties and functions of materials.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

「材料の化学１」の内容を理解していることが望ましい。
授業内での小テストをLETUSを用いて適宜実施するため、LETUSが利用できるPC等の機必ず必ず持参すること。

It is desirable that students understand the contents of "Chemistry of Materials 1".
Students are required to bring their own LETUS-enabled PCs and other equipment to class, as in-class quizzes will be given using LETUS.

課題に対する作文　Essay／小テストの実施　Quiz type test

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授業の内容に関する資料を、LETUSを通じて配布する。
授業の内容を理解するために、必ず配布資料（電子媒体でも可）を授業に持参すること。

Materials related to the content of the lessons will be distributed through LETUS.
Be sure to bring the handouts (electronic media are also acceptable) to class in order to understand the class content.

授業内容の理解を進めるために、授業内でLETUSを用いた小テストおよび課題（レポート）を適宜実施する。
授業内での小テストの解答例や授業内での課題（レポート）については当該の授業内または次回の授業内で解説する。
授業内での小テスト、授業内での課題（レポート）、到達度評価のための最終課題（レポート）の評価結果を基に、総合的に評価する。

Quizzes and assignments (reports) using LETUS will be given in class as necessary to promote understanding of the course content.
Examples of answers to in-class quizzes and in-class  assignments (reports) will be explained in the class in question or in the next class.
Comprehensive evaluation will be made based on the evaluation results of in-class quizzes, in-class assignments (reports), and final assignment (report) for the evaluation of achievement.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

LETUSを通じて資料を配布する。

Distribute materials at LETUS.

全対面授業回の受講を原則とします。尚、成績評価点は「成績評価方法」に従います。

［項目と内容］
1　無機材料の光学的および光機能
無機材料の光機能の概略について理解する。
2　固体のマクロな光物性I
固体の着色について理解する。
3　固体のマクロな光物性II
固体の光吸収、不純物、欠陥構造について理解する。
4　固体のマクロな光物性III
固体の光の反射・散乱、光の屈折・干渉について理解する。
5　遷移元素の電子構造I
d軌道の電子配置と結晶場理論について理解する。
6　遷移元素の電子構造II
配位化合物の吸収の分光化学系列、電子配置変化について理解する。
7　遷移元素の電子構造III
遷移元素の電子配置における高・低スピン状態、ヤーン・テラー効果について理解する。
8　伝統的な無機材料の着色
伝統的な無機材料の遷移金属イオンによる着色について理解する。
9　電子エネルギー準位I
遷移元素の電子配置におけるスピン—軌道カップリング、スペクトル項について理解する。
10　電子エネルギー準位II
配位環境下でのスペクトル項について理解する。
11　電子エネルギー準位III
結晶場によるエネルギー準位の分裂、田辺-菅野ダイアグラムについて理解する。
12　電子遷移と選択律
固体の電子遷移、Laporte・スピン選択律、フランク・コンドン原理について理解する。
13　ルビーの光吸収と発光
固体の光吸収、振電緩和、内部転換、項間交差、蛍光、りん光について理解する。
14　レーザ材料
レーザの原理と材料について理解する。
15　光機能材料の展望
光機能材料の今後の展望について理解する。

Attendance at all on-site classes is required in principle. Furthermore, the performance grading points are based on the "Performance grading policy".

[Items and contents]
1 Optical and photo-functions of inorganic materials
Understand an overview of the optical and photo-functions of inorganic materials.
2 Solid macroscopic optical properties I
Understand the coloring of solids.
3 Solid macroscopic optical properties II
Understand the light absorption, impurities and defect structure of solids.
4 Solid macroscopic optical properties III
Understand the reflection / scattering of solid light and the refraction / interference of light.
5 Electronic structure of transition elements I
Understand the electron configuration of d-orbitals and crystal field theory.
6 Electronic structure of transition elements II
Understand the spectrochemical series of absorption of coordination compounds and changes in electron configuration.
7 Electronic structure of transition elements III
Understand the high / low spin states and Jahn-Teller effect in the electron configuration of transition elements.
8 Coloration of Traditional Inorganic Materials
Understand the coloration of traditional inorganic materials by transition metal ions.
9 Electronic energy level I
Understand spin-orbit coupling and spectral terms in the electron configuration of transition elements.
10 Electronic energy level II
Understand the spectral term in the coordination environment.
11 Electronic energy level III
Understand the energy level splitting by crystal fields and the Tanabe-Sugano diagram.
12 Electronic transitions and selection rules
Understand the electronic transitions of solids, the Laporte-spin selection rule, and the Franck-Condon principle.
13 Ruby light absorption and emission
Understand solid light absorption, vibration relaxation, internal conversion, intersystem crossing, fluorescence, and phosphorescence.
14 Laser Materials
Understand the principles and materials of lasers.
15 Prospects of Optical and Photo-functional Materials
Understand the future prospects of optical and photo-functional materials.

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