無機材料化学

Material Science in Inorganic Substance

9972403

72CHIAC301

寺島　千晶

Chiaki Terashima

2026年度前期

2026年度

①First semester

木曜2限

Thursday, 2nd Period

創域理工学部　先端化学科

Department of Pure and Applied Chemistry, Faculty of Science and Technology

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

本学科で定めるポリシー「化学分野の基礎学力と、その上に立つ専門知識」を習得し、「論理的・批判的に思考し、積極的に取り組むことのできる判断力・行動力」を養うための授業である。　
材料は物質の特性（物性）を利用するもので、化学との関連は深い。無機材料には半導体材料、セラミック材料、金属材料があるが、本講義では材料の基礎となる物性の理解に重点をおき、拡散現象、磁性体、光学材料および半導体材料、セラミック材料について理解する。さらに新材料開発への関心を持たせるため、注目されている材料についても概説的に習得する。

本講義を通じて、無機材料の中でも化学を履修している学生が習得しておくべき、固体内の拡散、半導体材料、磁性材料を原理、応用面を修得し、3年時履修科目である「機器分析２」、「無機合成化学」、「応用物理化学１」、「無機化学実験」への橋渡しとなる講義を行うことを目的とする。論理的思考力も養えられるようになる。本学科のディプロマ・ポリシーに定める「化学分野の基礎学力と、その上に立つ専門知識」および「修得した専門知識や教養を基に、論理的・批判的に思考し、積極的に取り組むことのできる判断力・行動力」に関連する科目である。

固体材料を扱う上で重要な物性の起源、原理、応用面を、固体内の拡散、半導体材料、磁性材料、光学材料を中心に説明、比較できる。また、高温超伝導酸化物についても原理、特性、応用面などを説明できる。
これら無機材料の特性を通じて、物質内における電子の挙動を説明できる。

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/​​​

講義の内容に関する質問は随時歓迎する。積極的に講義に参加すること。

小テストの実施　Quiz type test

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準備学習と復習に要する時間は、それぞれ約2時間、合計4時間を想定する。
教科書・参考書等を活用し、授業で解説した重要事項を説明できるようになること。
具体的な事項については、授業の中で指示する。

到達度評価65%、課題レポート20%、小テスト15%
【フィードバックの方法】
小テストについては、講義時間内に解説を行なう。

なお、当該科目の評価（S,A,B,CおよびD）は講義への出席状況（原則としてすべての講義に出席すること）が単位認定の前提として重視される。
無断⽋席が⼀定数以上の場合は、評価不能（−）となる場合があるので注意するこ と。

・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/

アトキンス物理化学 上　第10版・P. W. Atkinsら著・東京化学同人・2017・ISBN 9784807909087
アトキンス物理化学 下　第10版・P. W. Atkinsら著・東京化学同人・2017・ISBN 9784807909094
半導体工学・川辺潮、斉藤忠著・丸善・2000・ISBN 9784621047200
ウエスト固体化学入門・A. R. West著・講談社サイエンティフィック・1996・ISBN 9784061533714　
固体内の拡散・Paul G. Shewmon著・コロナ社・1976・ISBN 9784339042917
磁性入門ースピンから磁石まで・志賀正幸 著・内田老鶴圃・2007・ISBN 9784753656301
磁気物性の基礎・能勢宏、佐藤徹哉 著・裳華房・1997・ISBN 9784785361013
など

本科目は原則として全ての講義回を対面講義として実施する対面授業科目である。
すべての履修学生は、対面講義として実施される全ての講義回に対面で出席することが求められる。

第1回　ガイダンス
　授業の構成と進め方について説明し、物質と材料、主に無機材料について解説する。

第2回　熱的性質（比熱と格子振動）
　比熱の起源、デュロン・プティ則、デバイモデルの概念を通し、比熱を格子振動と結び付けて説明できる。

第3回　熱的性質（熱伝導と熱膨張）
　フーリエの法則、フォノン輸送、非調和振動と熱膨張、融点と結合強度の概念を通し、断熱材、放熱基板、耐火材料等の応用について理解する。

第4回　電子伝導性（電気伝導の基礎）
　オームの法則、伝導率、キャリア密度と移動度の概念を通し、絶縁体と半導体と金属の違いを説明できる。

第5回　電子伝導性（半導体と応用）
　バンド構造、フェルミ分布、pn接合の概念を通し、LEDや太陽電池等の応用を理解する。

第6回　イオン伝導性
　イオン伝導の機構、ネルンスト・アインシュタイン式、輸率、欠陥構造と伝導の概念を通し、固体電解質、燃料電池、リチウムイオン電池等の応用を理解する。

第7回　誘電性と圧電性
　分極の種類、誘電率、クラウジウス‐モソッティ式の概念を通し、コンデンサー、圧電センサー、水晶振動子等の応用を理解する。

第8回　光学的性質（光吸収と色）
　バンド間遷移、励起子、F中心、顔料と色吸収スペクトルの概念を通し、光吸収と色の関係を説明できる。

第9回　光学的性質（発光と光機能材料）
　光触媒、レーザー材料、色素増感太陽電池等の応用を理解する。

第10回　磁気的性質
　磁気モーメント、ボーア磁子、硬磁性・軟磁性の概念を通し、フェライトや希土類磁石等の応用を理解する。

第11回　機械的性質（弾性変形と結晶構造）
　応力‐ひずみ曲線、フックの法則、弾性率と結晶結合の概念を通し、構造用セラミックスや複合材料の応用について理解する。

第12回　表面の化学的性質
　表面構造、吸着（ラングミュア、BET）、触媒作用、界面現象の概念を通し、ゼオライト触媒、電池界面等の応用を理解する。

第13回　生体材料
　ヒドロキシアパタイトやバイオマテリアル等の応用を理解する。

第14回　環境エネルギー材料
　二酸化炭素削減問題とエネルギー問題について、触媒担体の応用について理解する。

第15回　到達度評価と総括

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