シラバス参照
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シラバス参照
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| 講義概要/Course Information |
| 科目基礎情報/General Information |
| 授業科目名 /Course title (Japanese) |
Ｘ線結晶学特論 | ||
|---|---|---|---|
| 英文授業科目名 /Course title (English) |
Advanced X-Ray Crystallography | ||
| 科目番号 /Code |
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| 開講年度 /Academic year |
2020年度 | 開講年次 /Year offered |
全学年 |
| 開講学期 /Semester(s) offered |
後学期 | 開講コース・課程 /Faculty offering the course |
博士前期課程、博士後期課程 |
| 授業の方法 /Teaching method |
講義 | 単位数 /Credits |
2 |
| 科目区分 /Category |
大学院専門教育科目 - 専門科目Ⅱ | ||
| 開講学科・専攻 /Cluster/Department |
基盤理工学専攻 | ||
| 担当教員名 /Lecturer(s) |
安井 正憲 | ||
| 居室 /Office |
東6-936 | ||
| 公開E-Mail |
安井<myasui@uec.ac.jp> | ||
| 授業関連Webページ /Course website |
なし | ||
| 更新日 /Last updated |
2020/02/25 14:30:52 | 更新状況 /Update status |
公開中 /now open to public |
| 講義情報/Course Description |
| 主題および 達成目標 /Topic and goals |
主題：現在、回折結晶学（Ｘ線結晶学）は、電子材料からタンパク質にいたるまで、物理学、化学、生物学、地学のあらゆる分野を対象として、工学、理学を問わず各種機能材料研究の基盤的・先端的学問として発展している。しかし、一般には、Ｘ線結晶学の本格的な講義は学部段階では行われていない。本講義では、広く材料を扱う大学院生を対象として、構造解析の手段として重要な結晶学および回折結晶学について、その基礎的・一般的な部分（Ｘ線・粒子線回折論、結晶の対称性と空間群）、測定・解析技術、応用などについて講義する。 達成目標：粉末および単結晶についての回折理論について理解を深める。 回折データを元にした結晶の対称性、空間群の決定法について理解する。 結晶構造解析手法について理解し、履修者の研究分野で取扱われている構造解析についての学術論文を読みこなす下地をつける。 Subject: X-ray crystallography is used to investigate the structure of wide variety of materials from electronic materials to protein molecules in the area of physics, chemistry, biology, and earth science, and developing as basic and applied sciences. In this class, for the graduate students who treat materials, crystallography and diffraction crystallography are lectured with their basic and general part; diffraction theory of X-ray and particle ray, symmetry and space groups of crystals, and technics for measuring and analyzing X-ray diffraction data. Achievement goal: Understanding the diffraction theory of powder and single crystals, learning how to determine the symmetry and space group of the crystal from diffraction data. |
|---|---|
| 前もって履修 しておくべき科目 /Prerequisites |
なし Nil |
| 前もって履修しておくこ とが望ましい科目 /Recommended prerequisites and preparation |
固体物理学の基礎があることが望ましいが、必須ではない。 Basic knowledge on the solid state physics |
| 教科書等 /Course textbooks and materials |
適宜プリント等を配布する。 参考書：X線結晶学 上下 仁田勇編 (丸善) 実験化学講座 4巻 固体物理化学 (丸善) 新実験化学講座 ６ 基礎技術 構造解析 (丸善) Elementary Crystallography M. J. Buerger (John Wiley & Sons) X線構造解析 早稲田嘉夫、松原英一郎 （内田老鶴圃 材料学シリーズ） Some materials are provided. Further readings will be announced. |
| 授業内容と その進め方 /Course outline and weekly schedule |
(a)授業内容 （英語タイプIIにより講義を実施する） 第1回 X線結晶学の歴史、Ｘ線の発生 第2回 X線の性質：X線の屈折、反射、吸収、散乱 第3回 Ｘ線散乱：散乱理論の基礎、電子、原子による散乱、原子散乱因子 第4回 X線散乱：異常分散、分子による散乱 第5回 結晶によるX線回折：結晶格子、逆格子、結晶による回折 第6回 結晶によるX線回折：Laue関数とLaueの回折条件、回折球、結晶構造と電子密度 第7回 Ｘ線回折の測定法：基本的な回折図形、逆格子との関係、回折計の原理 第8回 結晶の対称性：対称操作（回転、回反操作）、点群、晶族、 第9回 結晶の対称性：対称操作（らせん、映進操作）、空間群 第10回 結晶の対称性：空間群の例、消滅則、ラウエ対称 第11回 回折強度：回折強度と結晶構造・電子密度分布の関係、フーリエ変換 第12回 結晶構造の解析：位相問題、パターソン関数、重原子法 第13回 結晶構造の解析：直接法、構造の精密化 第14回 X線結晶学の応用：絶対配置の決定、中性子回折 第15回 X線結晶学の応用：電子密度分布解析への応用例、粉末X線回折の応用例 The lecture in this course, typeⅡ, is mostly offered in Japanese; materials such as writing on the whiteboard, PPT slides and handouts are given in Japanese and English. 1. History of X-ray crystallography. Generation of X-ray beam. 2. Properties of X-ray: Refraction, reflection, absorption, scattering 3. X-ray scattering: Basic scattering theory, scattering from an electron, scattering from an atom, atomic scattering factor 4. X-ray scattering: Anomalous scattering, scattering from a molecule 5. X-ray diffraction: Crystal lattice, reciprocal lattice, diffraction from a crystal 6. X-ray diffraction: Laue condition, diffraction sphere, crystal structure and electron density 7. Measurement method of X-ray diffraction data 8. Symmetry of crystal: Symmetry operation in point groups 9. Symmetry of crystal: Symmetry operation in space groups 10. Symmetry of crystal: Some examples of space groups, absence rule, Laue symmetry 11. Diffraction intensities and crystal structures, Fourier method 12. Analysis method of crystal structures: Phase problem, Patterson function, heavy atom method 13. Analysis method of crystal structures: Direct method, structure refinement 14. Applications: determination of absolute Structure, neutron diffraction method 15. Applications: Analysis of electron density distributions of some organic crystals (b)授業の進め方 板書を主として講義する。 数回、演習問題を宿題として課す |
| 実務経験を活かした 授業内容 (実務経験内容も含む) /Course content utilizing practical experience |
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| 授業時間外の学習 （予習・復習等） /Preparation and review outside class |
授業の進行に合わせて、固体物性学のテキストや、紹介する参考書を用いて、 予習と復習を行うこと。 演習問題の宿題を提出すること。 Reading textbooks and solving home works |
| 成績評価方法 および評価基準 （最低達成基準を含む） /Evaluation and grading |
(a) 評価方法：講義終了時に、講義内容に関連する設問と、回折法を用いた研究論文についてのレポート課題を出題する。レポートの評価、授業発表等における平常点、演習の結果を用いておおむね以下のように評価する。 成績評価＝(平常点・演習の評価点×30％)＋(期末レポートの評価×70%) (b) 評価基準：以下の到達レベルをもって合格とする。 (1) 原子、分子による散乱X線の数学的表現を理解していること。 (2) 結晶による回折の数学的表現を理解し、Laueの回折条件を理解していること。 (3) 結晶の対称性、特に代表的な空間群の対称性について理解していること。 (4) X線回折強度と結晶構造・電子密度分布の関係について理解していること。 (5) 各履修者の研究分野に関連した構造研究に関する学術論文を読みこなせること。 The grades will be based 30% on the homeworks, 70% on the final report. |
| オフィスアワー： 授業相談 /Office hours |
水曜日第5時限 その他の日時でも随時質問などに対応するが、あらかじめメールなどで連絡をしておいてほしい。 Wednesday, period 5 (16:15 – 17:45) or make an appointment via e-mail. |
| 学生へのメッセージ /Message for students |
物質の三次元構造を得る方法としてＸ線回折法は最強の手段のひとつであり、また、電子密度分布を実験的に得る唯一の方法でもある。その応用範囲は化学・物理学・生物学・地球科学など多岐にわたっており、有機化合物、電子材料、タンパク質、隕石などの様々な物質を対象とした研究が行われている。その理論と実際の一端を紹介できれば幸いである。 It will be very interesting to learn the theoretical and practical aspects of X-ray crystallography as the most powerful method to determine three dimensional structures of crystalline materials. |
| その他 /Others |
なし Nil |
| キーワード /Keyword(s) |
X線結晶学、回折理論、対称性、点群、空間群、構造解析 X-ray crystallography, diffraction theory, symmetry, point group, space group, structure determination |