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) |
物質生命情報学特論（H27年度以前入学生） | ||
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| 英文授業科目名 /Course title (English) |
Selected Topics in Materials Science and Information Biology | ||
| 開講年度 /Academic year |
2021年度 | 開講年次 /Year offered |
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| 開講学期 /Semester(s) offered |
前学期 | 開講コース・課程 /Faculty offering the course |
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| 授業の方法 /Teaching method |
単位数 /Credits |
2 | |
| 科目区分 /Category |
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| 開講類・専攻 /Cluster/Department |
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| 担当教員名 /Lecturer(s) |
未定 | ||
| 居室 /Office |
連絡教員：平野 東6-828，山北 東1-113 | ||
| 公開E-mail |
thirano[atmark]uec.ac.jp (平野)，yamakita[atmark].uec.ac.jp (山北) | ||
| 授業関連Webページ /Course website |
池田：http://www2.chem.osakafu-u.ac.jp/ohka/ohka5/index.html，吉田：https://adv.chiba-u.jp/nano/yoshida_lab/ | ||
| 更新日 /Last update |
2021/08/12 15:51:08 | 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（2,000文字以内） /Themes and goals（up to 2,000 letters） |
【主題/Topic】 池田：有機光電子移動化学の基礎と応用／Basics and Applications of Organic Photoelectron-transfer Chemistry 吉田：有機半導体の化学と固体物理：分子軌道とエネルギーバンド構造の基礎 Electronic structure of organic semiconductors: Molecular orbital and energy band structure 【達成目標/goals】 池田：授業ではまず有機化学の基礎概念を復習したのち、有機光化学と有機電子移動化学の基礎を学ぶ。次に、これらが複合した有機光電子移動化学について、特に光誘起電子移動化学を中心にその概念と特徴を理解する。講義の中では、”Marcus（1992ノーベル化学賞受賞者）の逆転領域”などの重要な概念を、様々なエピソードを含めて学ぶ。さらに、これらの基礎的な概念や現象が、どのように応用化・実用化されているかを、光増感電子移動Cope転位の開拓や有機EL、有機半導体の開発の例を通して理解する。 In the classes, students will first review the basic concept of organic chemistry, and then learn the basics of organic photochemistry and organic electron-transfer chemistry. Next, students will understand the concept and characteristics of the organic photoelectron-transfer chemistry, which is a combination of above two fields, especially photoinduced electron-transfer chemistry. In the classes, students will learn important concepts such as "Marcus's (1992 Nobel Prize winner in chemistry) Inverted Region" including various episodes. Students will further understand how these basic concepts and phenomena are applied and put to practical use, through examples of development of photosensitized electron-transfer Cope rearrangement and of organic semiconductor materials based on machine learning, Marcus theory, and flow photochemistry. 吉田：近年、有機半導体など機能性分子の固体のデバイス応用が急速に発展しており、分子科学と固体物性の両方の視点からの理解が求められている。その中で、固体中の電子の運動量とエネルギーの関係（分散関係）を表すエネルギーバンド構造は固体物理の基礎である。しかし、化学系の学生は固体物理を学ぶ機会が少なく、理解しにくいことも事実である。この講義では、まず量子化学で学ぶ分子軌道法やヒュッケル近似を復習する。分子軌道法を固体に発展させると強束縛近似によるエネルギーバンド構造になる。有機半導体などの分子性固体では強束縛近似は良い近似であり、分子的性質と固体的性質の両方をつなぐよい描像である。講義の最後に行われる講演では、有機半導体のエネルギーバンド構造の測定の実際についても学ぶ。この授業では、固体のエネルギーバンド構造に親しみ、電子物性との関係を理解することを目標とする。 Molecular based functional materials are currently applied to the organic semiconductor devices such as organic light-emitting diode, organic solar cell, organic transistor and organic laser establishing an emerging research field. Since this field is interdisciplinary, it is essential to understand relationship between the quantum chemistry and the solid-state physics. Particularly, the energy band structure is difficult to understand for students of chemistry course though it is the fundamental of solid state physics. In this course, we start with the molecular orbital theory and then extend it to the energy band structure based on the tight binding approximation. The aim of this course is that the students will be able to derive fundamental material properties from the energy band structures. |
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| 前もって履修 しておくべき科目（1,000文字以内） /Prerequisites（up to 1,000 letters） |
特になし |
| 前もって履修しておくこ とが望ましい科目（1,000文字以内） /Recommended prerequisites and preparation（up to 1,000 letters） |
特になし |
| 教科書等（1,000文字以内） /Course textbooks and materials（up to 1,000 letters） |
池田：（参考書）奥山格・山高博著、有機反応論 朝倉化学大系 (7)、朝倉書店 ※購入の必要はありません。 吉田：Roald Hoffmann, “Solids and Surfaces: A Chemist's View of Bonding in Extended Structures”. 邦訳 R. ホフマン『固体と表面の理論化学』（1993年、丸善） |
| 授業内容と その進め方（2,000文字以内） /Course outline and weekly schedule（up to 2,000 letters） |
池田：第１回 基礎有機化学の復習：反応経路と反応機構 第２回 置換基効果：Hammett則の基礎 第３回 置換基効果：Hammett則の応用 第４回 溶媒効果 第５回 光化学の基礎の基礎 第６回 電子移動反応１：ドナーとアクセプター 第７回 電子移動反応２：光誘起電子移動反応とMarcus理論 第８回 電子移動反応３（一般講演会を兼ねる）：光増感電子移動Cope転位の開拓と 機械学習・Marcus理論・フロー光化学に基づく有機半導体材料の開発 Class1 Review of basic organic chemistry: reaction pathways and reaction mechanisms Class2 Substituent effect: the basis of Hammett equation Class3 Substituent effect: application of Hammett equation Class4 Solvent effect Class5 Basics of photochemistry Class6 Electron-transfer reaction 1: Donor and acceptor Class7 Electron-transfer reaction 2: Photoinduced electron-transfer reaction and Marcus theory Class8 Electron-transfer reaction 3 (also serves as a general lecture): Development of photosensitized electron-transfer Cope rearrangement and of organic semiconductor materials based on machine learning, Marcus theory, and flow photochemistry 吉田：第１回 序 / 量子力学の復習 Introduction to organic semiconductors / Basics of quantum mechanics 第２回 箱の中の自由電子Free electron in the potential well 第３回 原子軌道 Atomic orbitals 第４回 分子軌道 Molecular orbitals 第５回 固体の電子軌道 Orbitals and energy bands in solid 第６回 エネルギーバンド構造 Energy band structure 第７回 有機半導体の伝導機構 Charge carrier transport in organic solid 第８回 講演 角度分解正逆光電子分光法による有機半導体の占有・非占有バンド構造の実測 Measuring energy band structure of organic semiconductors using angle- resolved photoelectron and inverse-photoelectron spectroscopies ＊ TypeII：Japanese-based course with English materials |
| 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 |
本科目は、受講生の視野を広げるため、化学・生命科学分野で経験豊富な講師をお招きして開講されます。 This class is given by the two lecturers who have rich experience in the research field of chemistry and biotechnology for broadening your horizons. |
| 成績評価方法 および評価基準 （最低達成基準を含む） （1,000文字以内） /Evaluation and grading （up to 1,000 letters） |
授業での議論のアクティヴィティとクオリティ（50％）、およびレポート（50％）で評価。 Grades are evaluated based on activity and quality of discussion in the class (50%) and reports (50%). |
| オフィスアワー： 授業相談（1,000文字以内） /Office hours（up to 1,000 letters） |
質問は授業の時間内に受け付けます。授業時間外には学内の紹介教員が連絡対応するので、紹介教員のオフィスアワーをご利用下さい。 池田 (平野 東6-828)、吉田 (山北 東1-113) We will accept questions within class hours. Please refer to the office hours of the referral faculty members as the faculty will contact you outside of class hours |
| 学生へのメッセージ（1,000文字以内） /Message for students（up to 1,000 letters） |
池田： 大阪府立大学の池田です。よろしくお願いします。平野先生とは大学時代同研究室で一つ違いの先輩後輩の間柄です。授業では有機化学、光化学、電子移動化学を軸に、古典的な基礎研究から先端的な応用研究までの話をわかりやすく解説します。 I am Hiroshi Ikeda from Osaka Prefecture University. I am one-year older graduate than Prof. Hirano in the same laboratory when we are university students. In the class, I will explain important concepts from classical basic research to advanced applied ones in an easy-to-understand manner, focusing on organic chemistry, photochemistry, and electron-transfer chemistry. 吉田： 発光素子（EL素子）、太陽電池、トランジスタなどの半導体素子の機能は、電子により発現します。例えば、発光素子や太陽電子は、光と電子のエネルギーを変換するデバイスです。このような半導体中の電子の性質は、エネルギーバンド構造により決まります。固体物理の基礎であるエネルギーバンド構造を、量子化学で習う分子軌道法をもとにして考えてみたいと思います。演習を取り入れながら、固体物理の基本的な考え方を身に付けます。講演では、私たちが最近成功した世界初の有機半導体の非占有準位バンド構造の実測について紹介します。 |
| その他 /Others |
池田： １）受講者人数の確認のため、平野から開講１週間前に受講についてお伺いし、事前に受講者のメールアドレスリストを準備させていただきます。 ２）遠隔授業では、メイルでクイズを送信、解答を受信しますので、メールアドレスの登録のご協力お願いします。 紹介教員 平野 誉，山北佳宏 referral faculty members Takashi Hirano, Yoshihiro Yamakita |
| キーワード /Keywords |
池田： 有機化学、光誘起電子移動、Cope転位、有機半導体、機械学習 Organic Chemistry, Photoinduced Electron-transfer, Cope Rearrangement, Organic Semiconductor, Machine Language 吉田： 有機半導体organic semiconductor、エネルギーバンド構造energy band structure、固体物理solid state physics、電子伝導electron transport、光電子分光photoelectron spectroscopy |