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2023年度
2023年度 前期 無機化学第一（II群 2年生）
日時：火曜3限（13:00~14:30）
場所：工学部第一講義室（西講義棟２階）
講師：山崎 仁丈 教授
評価：出席レポート：20点（毎回の授業を受けてわかったこと、感想および質問を数行ずつ記載し、提出する。多数記載の場合には、加点して評価する。注意事項：出席レポートには、日付、授業名、学生番号、名前を記載すること）、試験：80点
教科書：「シュライバー,アトキンス 無機化学(上) 第六版」
バーチャル研究室見学：こちらからどうぞ。
無機化学は、水素、燃料電池、半導体、触媒など、現代社会を支えるさまざまな無機物質や化学反応を支える学問である。本講義では、無機物質機能や化学反応の発現を司る元素の電子配置、化学結合、構造、酸塩基および酸化還元について説明する。
予定
1. 4/11(Tue) ガイダンス・イントロダクション（本授業の立ち位置と狙い、本授業で得られる知識、無機化学が何に役に立つのか）
2. 4/18(Tue) 一章 基底状態の電子配置、二章 分子構造と結合：原子価結合理論、分子軌道理論（分子が安定に存在する理由を、構成元素の電子配置や結合の観点から理解する）
3. 4/25(Tue) 二章 分子構造と結合：分子軌道理論（兵頭特任助教授 代理授業、無機物質が安定に存在する理由を、構成元素の電子配置や結合の観点から理解する）
4. 5/2(Tue) 二章 分子構造と結合：構造と結合特性（構造と結合の関係を理解する）
5. 5/9(Tue) 三章 単純な固体の構造：構造と結合特性、固体の構造の記述、イオン固体（無機物質の大多数を占める固体の構造を理解する）
6. 5/16(Tue) 三章 単純な固体の構造：イオン結合のエネルギー論（兵頭特任助教授 代理授業、無機物質の大多数が固体として存在する理由を、イオン固体のエネルギーから理解する）
7. 5/23(Tue) 三章 単純な固体の構造：欠陥と不定比性、 固体の電子構造（無機固体の機能性を決定づける欠陥と電子構造について理解する）
8. 5/30(Tue) 四章 酸と塩基：プレンステッド酸・塩基（酸塩基反応におけるプロトン供与受容の関係を理解する）
9. 6/6(Tue) Materials Project: 無機化合物の構造と電子状態（自分で選んだ化合物の構造と電子状態を理解する）
10. 6/13(Tue) 四章 酸と塩基：ルイス酸・塩基（酸塩基反応を、より一般的な電子対の供与授与で理解する）
11. 6/20(Tue) 五章 酸化と還元：還元電位（酸化還元反応を、半反応と電位で理解する）
12. 6/27(Tue) 五章 酸化と還元：還元電位、ネルンストの式（兵頭特任助教授 代理授業:酸化還元反応を、半反応と電位で理解する）
13. 7/4(Tue) 五章 酸化と還元：酸化還元安定性（pHの影響、水の還元電位とpHの関係）、電位データを図で表す方法（酸化還元反応条件を、プールベ図で理解する）
14. 7/11(Tue) 演習問題と解説
15. 7/18(Tue) 演習問題と解説（兵頭特任助教授 代理授業）
16. 7/25(Tue) 試験
2023年度 夏学期 エネルギー材料工学（材料工学・化学工学コース、3年生）
日時：月曜２限（10:30~12:00）、木曜１限（8:40~10:10）
場所：工学部第３講義室（西講義棟３階）
講師：山崎 仁丈 教授
評価：出席レポート：30点（授業終了時に提出する出席レポートの提出を持って、出席とする．出席レポートには、学生番号、研究室名、名前を記載すること）、最終レポート：70点（内容、論理性および日本語のわかりやすさ．最終レポートを提出すれば、授業中の発表回数や質問回数を加点する．）
レポート記載要領：後日、記載予定。
教科書：なし
参考書：「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
：「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
：「固体電子論入門」
：「表面技術者のための電気化学」
：「Electrochemistry at metal and semiconductor electrodes, by Norio Sato, Elsevier
その他：講義の急な変更や、伝達事項は、学生基本メール（学籍番号@s.kyushu-u.ac.jp）に送信します。必ず、こまめにチェックするようにしてください。質問や、相談などがある場合は、メール：regist@zaiko.kyushu-u.ac.jp、または電話：092-802-2946で、部門長秘書の井上まで連絡ください。
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燃料電池、リチウムイオン電池、光触媒、触媒など、現代社会に必要不可欠なエネルギーデバイスは、特徴を持った材料を巧みに組み合わせることでそのエネルギー機能を発現させている。本授業では、これらエネルギーデバイスやそれらを構成するエネルギー材料の基礎知識から最先端研究内容まで、材料工学の観点から説明する。
予定
1. 6/12(Mon)1限 ガイダンス：本授業の狙い、イントロダクション
2. 6/15(Thu)2限 エネルギー材料の基礎1：質問への返答、固体中の点欠陥（欠陥化学）、Kröger-Vink表記、酸素空孔生成反応、欠陥反応：元素置換による酸素空孔の生成反応（酸化物イオン伝導性燃料電池電解質, YSZ, およびプロトン伝導性燃料電池電解質, BZY）
3. 6/19(Mon)1限 燃料電池1：質問への返答水和反応（プロトン伝導性燃料電池電解質, BZY）、熱重量測定、プロトン濃度の温度依存性、水和反応の平衡定数
4. 6/22(Thu)2限 燃料電池2：質問への返答、先端燃料電池研究論文紹介、イオン（プロトン）伝導度、プロトン拡散係数、プロトントラップ、高速プロトン伝導性電解質の材料設計指針
5. 6/26(Mon)1限 エネルギー材料開発のための機械学習1：質問への返答、機械学習とは？、教師あり学習、訓練データ、目的変数、記述子、機械学習モデル、機械学習を用いた材料特性予測（兵頭特任助教 代理授業）
6. 6/29(Thu)2限 エネルギー材料開発のための機械学習2：質問への返答、機械学習を用いて新規プロトン伝導性酸化物が発見された最新例（兵頭特任助教 代理授業）（兵頭特任助教 代理授業）
7. 7/3(Mon)1限 光触媒1：質問への返答、半導体、光励起、バンドギャップ、バンド図
8. 7/6(Thu)2限 <光触媒2：質問への返答、半導体、光励起、バンドギャップ、バンド図
9. 7/10(Mon)1限 光触媒3：質問への返答、半導体、光励起、バンドギャップ、バンド図（兵頭特任助教 代理授業）
10. 7/13(Thu)2限 触媒1：質問への返答、表面ガス吸着、化学反応の熱力学および速度論
11. 7/20(Thu)2限 触媒2：質問への返答、表面ガス吸着、化学反応の熱力学および速度論
12. 7/24(Mon)1限 触媒3：質問への返答、表面ガス吸着、化学反応の熱力学および速度論
13. 7/27(Thu)2限 リチウムイオン電池1
14. 7/31(Mon)1限 リチウムイオン電池2
15. 8/7(Mon)17:00 レポート提出締切（Moodleにて提出）、バーチャルエネルギー材料研究現場見学
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2023年度 秋学期 表面機能制御学（工学府材料工学専攻、大学院生）
日時：月曜1限（8:40~10:10）、火曜2限（10:30~12:00）
場所：材工第8講義室(W4-3F)
講師：山崎 仁丈 教授
評価：出席、発表回数および演習解答：40点（授業内容とそれに対する感想を提出し、それを出席とする．学生番号、研究室名、名前を記載すること．最終レポートを提出すれば、授業中の質問回数を加点する．)、レポート：60点（各自作成した問題の質、解答内容、日本語のわかりやすさ）
教科書：「Electrochemistry at metal and semiconductor electrodes, by Norio Sato, Elsevier
参考書：「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
：「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
：「固体電子論入門」
：「表面技術者のための電気化学」
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。
その他：講義の急な変更や、伝達事項は、学生基本メール（学籍番号@s.kyushu-u.ac.jp）に送信します。必ず、こまめにチェックするようにしてください。質問や、相談などがある場合は、メール：regist@zaiko.kyushu-u.ac.jp、または電話：092-802-2946で、部門長秘書の井上まで連絡ください。
問題：19の問題から６問選択し、問題を記述した上で解答せよ。また、その６問を選んだ理由も述べよ。
提出先：こちらのProself
提出締切：12/5(月)正午
ファイル名：各自の学籍番号、研究室名および名前（例：2T12345_山崎研_山崎仁丈）。
ファイル形式：pdfファイル。
バーチャル研究室見学：こちらからどうぞ。
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重要な表面近傍における点欠陥（電子、正孔、酸素空孔など）の熱力学的および速度論的挙動について講義する。
予定
1. 10/4(Tue) ガイダンス（本授業の狙い）、イントロダクション
2. 10/11(Tue) 固体の欠陥化学：Kröger-Vink表記、欠陥反応：兵頭特任助教
3. 10/17(Mon) 欠陥反応の平衡定数(熱力学)、Brouwerダイアグラム(熱力学、p43~67）：兵頭特任助教
4. 10/18(Tue) Brouwerダイアグラム(熱力学、p43~67)：兵頭特任助教
5. 10/24(Mon) 演習回答、欠陥濃度の温度依存性：金属中の空孔濃度(熱力学)
6. 10/25(Tue) 演習回答、燃料電池1：固体中のイオン伝導（p213~217: Physical Ceramics)
7. 10/31(Mon) 燃料電池2：燃料電池の原理と理論変換効率(熱力学)、輸率(速度論)（p213~217: Physical Ceramics)、電気化学ポテンシャル(熱力学)、ネルンストの式(熱力学)（p233~235: Physical Ceramics）
8. 11/1(Tue)光触媒、触媒、演習問題作成について、問題分野選定
9. 11/8(Tue) 問題発表、問題回答者決定
10. 11/14(Mon) 光触媒： 問題解答&討論
11. 11/15(Tue) 燃料電池：問題解答&討論
12. 11/21(Mon) 半導体1：問題解答&討論
13.11/22(Tue) 半導体2：問題解答&討論
14. 11/28(Mon) 半導体3：問題解答&討論
15. 11/29(Tue) 金属、酸化物：問題解答&討論、アンケート調査
16. 12/5(Mon) 12:00 レポート提出締切（指定したProselfへ提出）
真性半導体中の電子と正孔(熱力学, p29~32 in Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes )、真性半導体中の電子と正孔(熱力学, p29~32 in Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes ),不純物半導体中の電子と正孔(熱力学, p29~32 in Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes)、表面反応速度(速度論)、固体中の相互拡散(速度論)（p236~242: Physical Ceramics）、水和酸化還元粒子の電子準位(熱力学, p47~53 in Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes),水和酸化還元電子のフェルミ準位 (熱力学, p53-57)、半導体/水溶液界面におけるバンド図の作成 (熱力学)、半導体/水溶液界面におけるバンド図の作成2 (熱力学)、不純物半導体における電子-正孔濃度(熱力学)（p111~113）、固体中の原子の拡散：フィックの第一法則(速度論)（p127~129:Thermodynamics of materials vol.2）、Nernst-Einsteinの関係(速度論)（p141~144:Thermodynamics of materials vol.2）、Nernst-Einsteinの関係(速度論)（p141~144:Thermodynamics of materials vol.2）、バトラーボルマーの関係(速度論)（p52~57: 表面技術者のための電気化学）スペースチャージ（p97~123: Thermodynamics of materials vol.2、p146~165: Physical Ceramics）表面、界面、偏析
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