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SYLLABUS

講義名: 有機材料科学特論(1MP)
開講学部学科: 2025博士前期-応用理工-環境生命
開講学年: １年
開講期: 後期
担当者: 木村　恒久
単位数: 2

授業の目的

我々の現代生活は多くの材料により支えれれている。その中でも、有機材料は大きな役割を果たしている。本授業では、高分子材料を例に取り、主に有機材料の構造、物性を理解するための基礎的な概念について講義する。構造、物性の理解には数学的、物理的な記述が多用される。そのため、化学を専攻する者にとっても、最低限の数学、物理の知識が必須である。それらの多くは学部教養科目において履修されたものであるが、抽象的な理解にとどまっていることが多い。本授業では、それらが有機材料科学においてどの様に利用されているかを示すことにより、具体的イメージが持てるように説明する。（時間数：90分×1時限×16回）対面（面接）と遠隔を併用して授業を実施する。ただし何らかの理由で対面での授業実施が困難な状況となった際、遠隔授業のみとなる場合がある。
Our modern life depends on many materials. Among them, organic materials play a major role. In this lesson, I will teach the basic ideas necessary to understand the structure and physical properties of organic materials such as polymeric materials. Mathematical and physical concepts are often essential to understand and explain structure and physical properties. Therefore, even chemistry students need to learn minimal knowledge of math and physics. These are taught in undergraduate courses from a basic perspective. This lesson briefly explains how to use math and physics in organic material science. （90 minutes × 1 time period × 16 times) The lessons will be a mixture of remote and face-to-face. However, if for some reason it becomes difficult to conduct the class face-to-face, this may change to remote only.

科目に関するDP （ディプロマポリシー）

特に重要: 1
重要: 2
望ましい: 3

学修到達目標

1 有機材料の構造、物性を理解するために必要な数学、物理学が理解できるようになる。
The students can acquire the knowledge about how mathematics and physics are used for understanding the structure and physical properties of organic materials.

2 有機材料科学を、物理化学的視点で捉えることができるようになる。
The students will be able to grasp organic material science from physicochemical viewpoint.

3 有機材料の構造解析法、特に固体NMR、X線回折法を理解できるようになる。
The students will be able to understand the structure analysis method of organic materials, especially solid-state NMR and X-ray diffraction method.

4 高分子の構造とダイナミクスについて基礎的事項を修得できるThe students can master fundamental issues on the structure and dynamics of macromolecules.。

関連科目

有機化学特論、高分子化学特論

評価方法

平常点・学習態度（50％），試験成績（50％）で評価する。
Attitude of learning (50%) and test result (50%).

受講心得

授業計画に書かれた毎回の講義予定を必ず予習し、講義に集中すること。理解できない点があれば教員に質問すること。必ずノートを取ること。
Be sure to prepare for each lecture schedule written in the lesson plan, and concentrate on the lectures. Ask your teacher if you have any questions. Be sure to take notes.

関連リンク

授業計画

1	テーマ	イントロダクション Introduction.
	内容方法等	本講義の進め方の説明 Explanation of how this lecture proceeds.
	事前学修	教科書の該当部分を読み，内容把握に努める。 Explanation of how this lecture proceeds.	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し，理解に努める。 Review the contents of the lecture and try to understand.	時間（分）	90
2	テーマ	有機材料化学に必要な数学の基礎知識１：微積分 Basic knowledge of mathematics necessary for organic material chemistry 1: Calculus
	内容方法等	テイラー展開、微分方程式、偏微分方程式。フーリエ解析 Taylor expansion, differential equation, partial differential equation, and Fourier analysis.
	事前学修	教科書の該当部分を読み，内容把握に努める。 Read the relevant part of the textbook and try to grasp the contents.	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し，理解に努める。 Review the contents of the lecture and try to understand.	時間（分）	90
3	テーマ	有機材料化学に必要な数学の基礎知識２：統計、ベクトル解析 Basic knowledge of mathematics necessary for organic material chemistry 2: Vector analysis
	内容方法等	ガウス分布、ベクトル解析、固有値問題 Gaussian distribution, vector analysis, and eigenvalue problem.
	事前学修	教科書の該当部分を読み，内容把握に努める。 Read the relevant part of the textbook and try to grasp the contents.	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し，理解に努める。 Review the contents of the lecture and try to understand.	時間（分）	90
4	テーマ	有機材料化学に必要な物理の基礎知識 Basic knowledge of physics necessary for organic material chemistry.
	内容方法等	シュレディンガー方程式、ボルツマン分布、自由エネルギー Schroedinger equation, Boltzmann distribution, and free energy.
	事前学修	教科書の該当部分を読み，内容把握に努める。 Read the relevant part of the textbook and try to grasp the contents.	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し，理解に努める。 Review the contents of the lecture and try to understand.	時間（分）	90
5	テーマ	高分子溶液１：稀薄溶液 Polymer solution 1: Dilute solution.
	内容方法等	高分子鎖の統計、分子量分布、高分子鎖間の相互作用 Statistical mechaniscs of polymer chain, molecular weight distribution, and interaction between polymer chains.
	事前学修	教科書の該当部分を読み，内容把握に努める。 Read the relevant part of the textbook and try to grasp the contents.	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し，理解に努める。 Review the contents of the lecture and try to understand.	時間（分）	90
6	テーマ	高分子溶液２：濃厚溶液 Polymer solution 2: Concentrated solution.
	内容方法等	高分子溶液の統計力学。Flory－Huggins理論 Statistical mechanics of polymer solutions and Flory-Huggins theory.
	事前学修	教科書の該当部分を読み，内容把握に努める。 Read the relevant part of the textbook and try to grasp the contents.	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し，理解に努める。 Review the contents of the lecture and try to understand.	時間（分）	90
7	テーマ	高分子溶液３：ダイナミクス Polymer solution 3: Dynamics.
	内容方法等	稀薄溶液、濃厚溶液中における高分子鎖の運動、拡散方程式、粘弾性 Dilute solution, motion of polymer chain in concentrated solution, diffusion equation, and viscoelasticity.
	事前学修	教科書の該当部分を読み，内容把握に努める。 Read the relevant part of the textbook and try to grasp the contents.	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し，理解に努める。 Review the contents of the lecture and try to understand.	時間（分）	90
8	テーマ	高分子固体１：結晶 Polymer solid 1: Crystal
	内容方法等	高分子結晶と結晶化 Polymer crystals and crystallization.
	事前学修	教科書の該当部分を読み，内容把握に努める。 Read the relevant part of the textbook and try to grasp the contents.	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し，理解に努める。 Review the contents of the lecture and try to understand.	時間（分）	90
9	テーマ	高分子固体２：ゴム Polymer solid 2: Rubber elasticity
	内容方法等	ゴム弾性、エントロピー弾性、ガウス分布、自由エネルギー Rubber elasticity, entropy elasticity, Gaussian distribution, and free energy.
	事前学修	教科書の該当部分を読み，内容把握に努める。 Read the relevant part of the textbook and try to grasp the contents.	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し，理解に努める。 Review the contents of the lecture and try to understand.	時間（分）	90
10	テーマ	固体構造解析１：核磁気共鳴 Solid structure analysis 1: Nuclear magnetic resonance
	内容方法等	固体NMR、ゼーマン分裂、磁化の運動 Solid state NMR, Zeeman splitting, and magnetization motion.
	事前学修	教科書の該当部分を読み，内容把握に努める。 Read the relevant part of the textbook and try to grasp the contents.	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し，理解に努める。 Review the contents of the lecture and try to understand.	時間（分）	90
11	テーマ	固体構造２：X線構造解析 Solid structure: X-ray diffraction analysis
	内容方法等	X線構造解析、回折理論、フーリエ変換 X-ray structural analysis, diffraction theory, and Fourier transform.
	事前学修	教科書の該当部分を読み，内容把握に努める。 Read the relevant part of the textbook and try to grasp the contents.	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し，理解に努める。 Review the contents of the lecture and try to understand.	時間（分）	90
12	テーマ	液晶１：相互作用と構造 Liquid crystal 1: Interaction and structure
	内容方法等	分子間相互作用。テクスチャー。液晶性高分子 Intermolecular interaction, texture, and liquid crystalline polymer.
	事前学修	教科書の該当部分を読み，内容把握に努める。 Read the relevant part of the textbook and try to grasp the contents.	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し，理解に努める。 Review the contents of the lecture and try to understand.	時間（分）	90
13	テーマ	液晶２：セルロースが作る液晶 Liquid crystal 2: Cellulosic liquid crystal
	内容方法等	セルロースナノ結晶が作るキラルネマチック液晶の構造と物性 Structure and physical properties of chiral nematic liquid crystals produced by cellulose nanocrystals.
	事前学修	教科書の該当部分を読み，内容把握に努める。 Read the relevant part of the textbook and try to grasp the contents.	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し，理解に努める。 Review the contents of the lecture and try to understand.	時間（分）	90
14	テーマ	磁場による有機、バイオ材料のプロセッシング１：基礎 Processing of organic and biomaterials by magnetic field 1: Basic theory
	内容方法等	反磁性、磁化率テンソル、磁場配向の原理 Diamagnetism, magnetic susceptibility tensor, and principle of magnetic field orientation
	事前学修	教科書の該当部分を読み，内容把握に努める。 Read the relevant part of the textbook and try to grasp the contents.	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し，理解に努める。 Review the contents of the lecture and try to understand.	時間（分）	90
15	テーマ	磁場による有機、バイオ材料のプロセッシング２：応用 Processing of organic and biomaterials by magnetic field 2: Applications
	内容方法等	磁場配向試料によるXRD解析、磁気分離 XRD analysis by magnetically aligned sample and magnetic separation.
	事前学修	教科書の該当部分を読み，内容把握に努める。 Read the relevant part of the textbook and try to grasp the contents.	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し，理解に努める。 Review the contents of the lecture and try to understand.	時間（分）	90
16	テーマ	到達度確認のための試験
	内容方法等	テストを後日返却するので、研究室（1号館4階 1-42研究室）まで取りに来ること。取りに来る期日は講義中に指示する。
	事前学修	学修内容を見直し，試験に備える。 Review the contents of the course and prepare for the exam.	時間（分）	150
	事後学修	わからなかった問題，間違えた問題を見直し，理解を深める。 Review problems you did not understand, mistaken issues and deepen their understanding.	時間（分）	30

教材・参考書

No.	分類	書籍名	著者名	出版社	価格	ISBN/ISSN
1	教材	授業時指示			ー	ー
2	教材	Instruct at lecture			ー	ー
3	参考書	授業時指示			ー	ー
4	参考書	Instruct at lecture			ー	ー