本年度 2016FY 2015FY

本年度

H29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、発表および演習解答(40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):演習問題を各自作成、作成された問題をすべてレポートとしてまとめ、提出ください。
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
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. 10/16(Mon) 固体の欠陥化学:Kröger-Vink表記, 欠陥反応(p43~52)
3. 10/23(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. 10/30(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. 11/6(Mon) 演習回答、イオン結晶中の空孔濃度(p67~71: Thermodynamics of materials vol.2)
6. 11/13(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. 11/20(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
8. 11/27(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)
  12/4(Mon) 休講
9. 12/11(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. 12/18(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. 12/25(Mon) 演習回答各自作成したレポート問題の発表
12. 1/22(Mon) 演習回答、レボート板書番号決定、燃料電池の原理
13. 1/29(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)

April ~ July 2017 (Graduate students in Global course)

Class: Advanced Materials Science: how can we understand photocatalysis based on semiconductor physics
Period:Monday 13:00~14:30
Place:Seminar room, 2F, Inamori Center
Lecturer: Prof. Yoshihiro Yamazaki
Textbooks:"Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes" by Sano.
Grade: attendance&paerticipation (40%) and report (60%)

Contents
1. 4/10(Mon) Guidance: How does this lecture benefit you?
2. 4/17(Mon) Electrons in semiconductors (p24~29)
3. 4/24(Mon) Electrons in semiconductors (p29~32)
4. 5/8(Mon) Redox in aqueous solutions (p47~55)
5. 5/15(Mon) Fermi level of hydrated redox electrons (p53~55)
6. 5/22(Mon) Draw band diagram for n-type semiconductor: homework review
7. 5/29(Mon) anouncement about report, Electric double layer at solid/aqueous solution interfaces (p127~132), Electric double layer model at semiconductor elcectrode(p168~171)
8. 6/5(Mon) The flat band potential of semiconductor and band edge pinning (p192~195)
9. 6/12(Mon) How to constract band diagram for n-type semiconductor / aqueous solution interface under dark
10. 6/19(Mon) No class
11. 6/26(Mon) How to constract band diagram for n-type semiconductor / aqueous solution interface under dark
12. 7/3(Mon) Report questions, How to constract band diagram for n-type semiconductor / aqueous solution interface under dark
13. 7/10(Mon) No class and individual report preparation due to special seminar held in the Deaprtment of Materials Science
14. 7/13(Thu) Report submission deadline and student's presentations

Quasi-Fermi level of photoexcited electrons (p325~330), Electric double layer at solid/aqueous solution interfaces (p127~132), Electric double layer model at semiconductor elcectrode(p168~171), The space charge layer of semiconductor electrodes (p174~181), Photoelectrode reaction kinetics (p347~356)

link for your study

  • periodic table
  • wikipedia  or ウィキペディア
  • 3D molecular orbitals, University of Liverpool
  • 第一原理計算

  • Photochemistry II, EPFL
  • 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

  • H29 spring, Introduction to metallic compounds(3rd year)

    Period:Monday 16:40~18:10
    Place:W4-529
    Lecturer: Prof. Yoshihiro Yamazaki

    4/24 (Mon)  Energy Materials

     

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