科目ナンバー

SG-MP5-2C34

履修条件・関連科目等

なし

授業で使用する言語

日本語

授業で使用する言語（その他の言語）

授業の概要

現代的視点から、複雑凝縮相の構造と物性について講義します。特に、結晶学に革命をもたらした準結晶およびソフトマター準結晶、ソフトマターが形成する三重周期極小曲面に関連するジャイロイド相などの共連続相を取り上げます。それらの高次元結晶学、統計力学、物性物理学（電子物性・音響特性）について解説するとともに、幾何学との関係や実験研究との関連も強調します。

科目目的

この科目は、学生が学位授与の方針（ディプロマ・ポリシー：DP）で示す卒業するにあたって備えるべき知識・能力・態度のうち「DP2：問題解決力」「DP3：知識獲得力」「DP8：専門性」を修得することを目的としています。
詳細は各学科・年度のカリキュラムマップをご覧ください。
https://www.chuo-u.ac.jp/academics/faculties/science/guide/curriculum/

到達目標

標準的な固体物理学の教科書や講義では触れられない複雑な物質構造について知見を広め、物質科学の豊かさ、背後の普遍的な数理（高次元結晶学、微分幾何学）、構造の特徴と特異な物性について学びます。前半で結晶物質ともアモルファス物質とも異なる準結晶構造、後半で蝶の羽など多様な物質で見られるジャイロイド構造について、基礎から最新の話題について概観します。

授業計画と内容

講義では、以下のような内容を扱います。
1. 準結晶入門：準周期性・自己相似性・回転対称性
2. 高次元結晶学：フィボナッチ列、ペンローズタイリング、３次元準結晶
3. フェイゾンとは何か：ランダムタイリング
4. さまざまな準結晶：ソフトマター準結晶（高分子準結晶・コロイド準結晶）
5. 準結晶の統計力学：ランダウ理論
6. モザイク準結晶： Nature 506, 208–211 (2014)を再現する。
7. 不整合構造への応用：青銅比準結晶と無限の金属比準結晶
8. 準結晶の電子状態：ランダムタイリング準結晶-対-完全準結晶
9. ソニック準結晶
10. 表面張力とかたち
11. 曲面の幾何学
12. 自己組織化する分子―ジャイロイドとは何か
13. 三重周期極小曲面の結晶学と空間群
14. レベル曲面の導出

授業時間外の学修の内容

指定したテキストやレジュメを事前に読み込むこと／その他

授業時間外の学修の内容（その他の内容等）

講義中にCおよびPythonのサンプルコードを提示し、授業時間外にプログラムコードを各自実行してもらう場合があります。

授業時間外の学修に必要な時間数／週

・毎週１回の授業が半期（前期または後期）または通年で完結するもの。１週間あたり４時間の学修を基本とします。
・毎週２回の授業が半期（前期または後期）で完結するもの。１週間あたり８時間の学修を基本とします。

成績評価の方法・基準

成績評価の方法・基準（備考）

平常点および講義の中で指定するレポート課題に基づく

課題や試験のフィードバック方法

授業時間内で講評・解説の時間を設ける

課題や試験のフィードバック方法（その他の内容等）

アクティブ・ラーニングの実施内容

実施しない

アクティブ・ラーニングの実施内容（その他の内容等）

授業におけるICTの活用方法

実施しない

授業におけるICTの活用方法（その他の内容等）

実務経験のある教員による授業

いいえ

【実務経験有の場合】実務経験の内容

【実務経験有の場合】実務経験に関連する授業内容

テキスト・参考文献等

「参考文献」
書名：準結晶の科学
著者：佐藤憲昭, 石政 勉
出版社：名古屋大学出版会 (2024/2/6)
ISBN：978-4815811402

書名：The Language of Shape : The Role of Curvature in Condensed Matter: Physics, Chemistry and Biology
著者：S. Hyde, Z. Blum, T. Landh, S. Lidin, B.W. Ninham, S. Andersson, K. Larsson
出版社：Elsevier Science; 第1版 (1996/11/1)
ISBN：978-0444815385, 978-0080542546

その他特記事項

講義中にCおよびPythonのサンプルコードを提示し、授業時間および授業時間外にプログラムコードを各自実行してもらう場合があります。各自ノートパソコンに実行環境が整っていることが望ましいです。

参考URL