物質科学特論A (4076)

授業科目基本情報

科目区分 専門科目 教職科目 指定なし
単位数 1 選択・必修・自由 選択
授業形態 講義 主な使用言語 日本語
開講時期
履修登録期間 履修取消期限

教育プログラム別の履修区分

プログラム名 IS CB BS BN MS CP DS
履修区分
コア科目
履修方法 ・基盤科目及び専門科目から12単位以上履修すること。

授業科目概要

担当責任教員 山田 容子
担当教員 橋本 秀樹、河田 聡
教育目的/授業目標 (橋本:1回-4回)植物の光合成系は生命が38億年もの歳月をかけ,自然選択と言う圧力のもとで様々な試行錯誤を繰り返した結果創成された,地球上における最高の光エネルギー変換機関(バイオナノデバイズ)である。本講義では,分光測定の基礎的事項や最先端のレーザー分光計測技術等を踏まえながら,植物の光合成初期過程の機能に関して,最近の研究成果も交えながら解説する。

(河田:5回-8回) 光はその回折性により、半波長よりも小さなスポットを形成することや半波長より細かな構造を分解して観察することができない,とされてきた。本講義ではこの波動性の限界を超える新しい原理について、統一的に概観し、とくにナノ材料・デバイスやバイオイメージングなどへの応用について議論する。
指導方針 基礎的事項から最先端の研究まで解説する。

クラス情報



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授業計画

回数 日付 [時間] テーマ 内容
1 10/9 [1] 分光学の成立(橋本) 電磁波の分類と発生方法,太陽光と生命の関わり,生命活動と地球環境,分光学の歴史について解説する。
2 10/9 [2] 光速の測定と光学定数(橋本) 光の粒子説と波動説,Mawell, Lorentzの古典電磁波理論,光速測定の歴史,光速の定義と意味,物質中の電磁波,誘電率と光学測定量,クラマース・クローニヒの関係(Kramaers-Kronig relation)について解説する。
3 10/9 [4] 分光測定の方法(橋本) スペクトルの種類と測定方法(反射,吸収,発光,光散乱,変調分光,極限外場分光),分光計測法の実際(光源,分光器,検出器),信号の伝播と計測について解説する。
4 10/9 [5] レーザー分光法と光合成初期過程の機能解明(橋本) レーザー光の特性と極短時間パルスの発生,レーザー光を利用した分光法について解説した後,超高速レーザー分光計測が明らかにした光合成初期過程の最新描像について紹介する。
5 11/7 [1] 近接場光学とナノフォトニクス(河田) 光でナノを見る、刻む、操ることの限界とその超越の原理について、近接場光学を中心に講義する。
6 11/7 [2] プラズモニクスとメタマテリアルズ(河田) プラズモニクスとメタマテリアルズの基礎と応用、その限界について講義し、それらの限界を超える新たな考え方を議論する。
7 11/7 [4] 光学顕微鏡の進化と未来(河田) 位相差顕微鏡、蛍光顕微鏡、共焦点顕微鏡から赤外顕微鏡やラマン散乱顕微鏡などの非染色分析顕微鏡への進化とその未来について講義する。
8 11/7 [5] Alternative Methods in Optics(河田) 非開口近接場顕微鏡、プラズモンホログラフィー、細胞内ナノラマンイメージング、アキシコンフレネルレンズの応用、3次元ビット型光メモリ、メタマテリアル自己成長法などの研究例を通じて、現在の情報化時代さらには近未来のAI化時代における新しい科学技術の創出について議論をする。

授業日程

回数 日付 時間 講義室 備考
1 10/9 1 E207 208
2 10/9 2 E207 208
3 10/9 4 E207 208
4 10/9 5 E207 208
5 11/7 1 E207 208
6 11/7 2 E207 208
7 11/7 4 E207 208
8 11/7 5 E207 208

テキスト・参考書

テキスト 講義前に資料を配布する。
参考書 (橋本:1回-4回)講義中に紹介する。
(河田:5回-8回) 河田聡「超解像の光学」学会出版センター(1999)、河田聡「ここまで北光記録技術」工業調査会(2001)、S. Kawata「Near Field Optics and Surface Plasmon Polariton」 Springer (2001)、S. Kawata and V. Shalaev「Tip Enhancement」Elsevier (2007)、Y. Ozaki and S. Kawata「Far and Deep Ultraviolet Spectroscopy」Springer (2015)。他は講義中に紹介する。

その他

履修条件 特になし
オフィスアワー 特には設けない。必要に応じて実施する。
成績評価の方法と基準 ・5段階(秀・優・良・可・不可)で評価する。
・授業への参加度とレポートで評価する。
関連科目 特になし
関連学位 理学、工学、バイオサイエンス
注意事項 特になし

授業関連URL



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配布資料



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