物理工学概論

Introduction to Research in Applied Physics

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宮川　宣明、樋口　透、齋藤　智彦、荒木　修、宮島　顕祐、遠山　貴巳、伊藤　哲明、木下　健太郎、木村　智樹、麻生　尚文、浅香　諒、吉井　究、後藤　穣、中嶋　宇史

Takashi Nakajima, Osamu Araki, Tetsuaki Ito, Kentaro Kinoshita,  Tomohiko Saitoh, Takami Tohyama, Tohru Higuchi, Nobuaki Miyakawa, Kensuke Miyajima, Naofumi Aso, Minori Goto, Tomoki Kimura, Ryo Asaka

2025年度後期

2025年度

②Second semester

火曜5限

Tuesday 5th period

先進工学部　物理工学科

Department of Applied Physics, 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

物理工学科ならびに物理学科の研究室で行われている研究を分かりやすく紹介する。各分野における先端研究の動向を知ることで、物理学ならびにその応用に関する興味を高める。

物理工学に関する様々な研究分野の最先端科学の動向を知り、幅広い分野の研究や技術の理解を深める。本学科のディプロマ・ポリシーの定める『基礎学力を基盤とした発展性を有する専門知識 』を得るための科目である。

各分野の動向を知ることによって卒業研究における研究室選択や今後の進路選択のための指針を得る。

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/​​​

第1回目にガイダンスを行い、履修にあたっての注意点等を連絡するので必ず出席すること。また、毎回レポートを提出してもらうので、筆記用具ならびにメモを持参すること。

課題に対する作文　Essay

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講義を聴いた後、理解を深めるためにしっかりと復習しておくこと.
予習・復習ともに4時間を必要とする。

レポートで評価する。4回以上欠席した場合(ガイダンスは除く)は、不合格「D」とする。毎回のレポートは、担当回の教員が採点して点数をつける。

・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

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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/

各回ごとに必要に応じて指示される

1.　ガイダンス（中嶋）
履修上の注意点を説明するとともに、物理工学科の理念、本講義の意義や位置付けについて説明する。

以下2-15は順不同。講義の順番はガイダンスの際に発表します。

2.　惑星と衛星のなす系を生命環境として理解する（一部物理学科　木村智樹）
20世紀後半に急速に発展した宇宙航空技術により、激しい国際競争の中、多くの国が太陽系天体へ探査機を打ち上げる「太陽系大航海時代」が到来した。この授業では、近年の太陽系探査で明らかになってきた惑星とその衛星が形成する生命環境に関する基礎知識や物理特性を学ぶ。特に、教員が参画している木星や土星等の巨大惑星における氷衛星探査や関連する科学研究の最前線を紹介する。

3.　連続時間量子ウォークを用いた全自動的な量子計算機の理論提案（二部物理学科 浅香諒）
連続時間量子ウォークとは、点(vertex）と枝（edge）から構成されるグラフ上を運動する粒子の数理模型である。
本講義では、連続時間量子ウォークがどのような数理模型であるかを説明し、この模型を利用した量子計算機の理論について解説する。

4.　認知神経科学（荒木）
脳は、膨大な入力から重要な情報を選択し、記憶や学習によって柔軟に環境に適応する。このダイナミックな情報処理メカニズムについて、最近の心理実験や数理モデルによる研究で分かってきたことを理解する。

5.　 地震学の最先端に臨む（麻生）
地震は、意外にも非常に複雑な現象であり、駆動力、トリガー条件、成長プロセスなど、わかっていないことが多い。本講義では、地震を科学する上で絶対おさえておきたいポイントだけでなく、新たな観測や解析手法により、地震に関して最近わかってきたことを紹介するなかで、学生は各自の研究や日常生活にも活かせる知識を習得する。

6.　磁性体・伝導体における核磁気共鳴（伊藤）
現代物理の大きなテーマである磁性体や強相関電子系の理解には、その中の電子スピンの振る舞いを解明することが重要であり、このための強力な実験手法である核磁気共鳴法を解説する。その応用として、有機磁性体・超伝導体に対しての核磁気共鳴研究を紹介する。

7.　今、なぜ次世代メモリが必要か（木下）
半導体メモリは時代の要請に応えて著しい微細化を遂げて来た。今、従来メモリは技術の壁に直面し、更なる微細化への適用性と高性能を併せ持つ、新原理に基づくメモリの研究開発が進められている。本講義では延命を狙う従来メモリと、次世代メモリの熾烈な開発競争について紹介する。

8.　磁性とスピントロニクス（後藤）
電子は「電荷」と「スピン」の性質を持つ。スピントロニクスはそれらをうまく組み合わせることで新しい物理現象の発現や新しいデバイスの実現を狙う研究領域であり、ハードディスクやメモリなどに応用されている。この講義ではスピントロニクスとその基礎となる磁性に関する物理を学ぶ。

9.　強相関電子系の電子構造（齋藤）
巨大磁気抵抗物質、高温超伝導体、Li-Co電池・燃料電池電極等の、基礎・応用両面で重要な「強相関電子系」の物性を 理解する上で、電子構造とその測定方法である光電子分光法 がどのように貢献できるかを解説する。

10.　強相関電子系の理論（遠山）
電子間に強いクーロン相互作用働く強相関電子系は、特異な量子相が出現する格好の舞台である。強相関電子系の基礎となる理論的な背景とともに、高温超伝導、トポロジカル量子相、非平衡量子現象など最新の話題について理論的側面から紹介する。

11.　ソフトマテリアルの機能物性（中嶋）
圧電性高分子やナノカーボン材料は、構成分子が複雑な多階層性を形成し、様々な機能を発現する。本講義では柔らかさを特徴にもつ機能材料の特徴と、エネルギーハーベスティングやスマートセンシング技術への新たな応用展開について紹介する。

12.　ナノイオニクスデバイス（樋口）
酸化物半導体薄膜の電子-イオンの基本的な挙動（ナノイオニクス現象）を構造・電気特性の観点から説明する。また、ナノイオニクスデバイスの例として、常温作動する固体酸化物燃料電池と全固体リチウムイオン電池の研究についても紹介する。

13.　超伝導の物理（宮川）
現在、人類は深刻なエネルギー問題に直面している。この問題解決に貢献できる物質材料に超伝導体がある。本講義では、超伝導の基本的性質およびその性質を理解するために必要なLondon理論、GL理論およびBCS理論の概要を説明する。さらに、超伝導研究で最も大切な高温超伝導化に向けた最近の話題を紹介する。

14.　量子ドットの光物理（宮島）
現在、我々の社会を支える光技術の原理を本学科で学ぶ物性物理をベースに説明する。そして、半導体量子ドットの光応答とその応用について講義を行う。物性物理を学習する意義と科学技術発展へのアプローチについて説明できるようになる。

15.　アモルファス固体の統計力学 (吉井)
アモルファス固体は、粒子配置が乱れたままダイナミクスが凍結した広義の固体であり、温度や密度の変化に伴ってジャミング転移やガラス転移といった相転移現象を示す。これらの転移現象を出発点として、アモルファス固体に特有の臨界現象やレオロジーの性質について紹介する。

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