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精密物質学科 | 国立大学法人 和歌山大学 システム工学部

平成27年に、従来の5学科を10の教育・研究領域(メジャー)から成る1つのシステム工学科に統合しました。

応用物理学化学のメジャーの組合せを選択することで、従来の精密物質学科と同様のことを学ぶことができます。

機能有機材料化学

 材料化学はこれまで無機材料を中心として発展してきましたが、近年、成型加工しやすく多様である有機化合物が脚光を浴び、材料への応用が急速に進歩しています。
 有機材料の利点や基礎物性を学んだ上で、高分子材料や電気・電子材料、また光機能材料や分離・分析機能材料などに用いられている高機能性有機化合物の分子設計や応用について学びます。
 有機材料の利点や欠点を理解することは、今後、開発されるであろう高機能性有機材料を扱っていく上で、物質科学研究者および技術者にとっては不可欠なものとなるでしょう。

 

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有機軌道論

化合物ができるということは原子と原子が電子を介してくっつくということです。有機化合物の電子状態と反応性について理解を深めるため、電子の状態を理論的に考える分子軌道法を用いて考察します。
このとき物理化学や量子力学で学んだ原子軌道あるいは分子軌道の概念を用います。また構造解析Iで学ぶ分子の対称性に関する知識も、電子状態の表現や反応性の理解の上で重要な事柄となります。
実験で得た化学反応の結果と計算で求めた電子状態とを対比することにより、実験結果に対して分子軌道法からみた解釈を与え、電子状態と反応との関係の理解を深めます。

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情報処理I・II

 精密物質学科では,物理学や化学の実験技術を学び,実験結果の正確な評価が行えることが大切な目標の一つです。
 まずはコンピュータの基本的な使い方を習得し、コンピュータを用いて文書を作成する能力、特に技術的作文(テクニカルライティング)に関する事項について学習します。技術的作文とは、小説家やエッセイストが書く文芸的な作文とは異なり、いかに情報を的確に伝えるかに力点がおかれた作文技法です。
 また、データ処理の技術とデータベースの概念を習得しつつ,新たな問題に直面した際、自ら情報を収集・分析・判断し、解決に導くための基礎的学力を身につけます。プレゼンテーションの仕方や技術について学習します。

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化学実験

入学してすぐに始まるのがこの化学実験です。
高校の化学の授業や基礎無機化学,基礎有機化学,基礎物理化学の講義などで得た基礎的な知識を実際の実験操作を通してより確実なものにしていきます。それと共に,化学の研究を進めるうえで要求される観察力,思考力,想像力を養います。
また,化学の実験を行うにあたって,最も重要である化学物質を取り扱うための基礎的な知識と技術,同時に化学実験で用いる器具や機器についての正しい使用法を習得します。

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物理学実験

 物理学に関する基礎的な実験を行います。
 この実験を通し、物理学の基本を理解するとともに、実験機器の使用法やデータの取得と処理の方法、及び実験報告書の書き方などを修得し、問題解決能力のための素地を身に付けられるようになります。少人数の班に分かれて順繰りにすべての実験を行います。
 協力して実験を実施する練習にもなります。

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演習

 学習してきた内容の理解を深めることをを目指した演習です。
測定や基本的な実験操作を実際に行うに当たって必要となる原理や具体的な手法について、実学的な立場から習得します。また、実験を行うに当たって理解している必要がある法規や規則、文献の検索方法についても解説します。
さらに、精密物質学科で学ぶ物理系科目と化学系科目の基盤となる事項をより確かなものとすることを目的として、数学、電磁気学、無機化学、量子力学などの演習問題をこなします。

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精密物質実験A

「化学実験」および「物理学実験」に引き続き、化学および物理学に関する一歩進んだ実験を行います。
少人数のグループに分かれ、それぞれに与えられたテーマを元に実験を行います。テーマは化学から物理・計算機シミュレーションまで多岐にわたっており、多種多様な実験を通して、実験技術を習得し、実験結果のまとめ方を身につけていきます。
卒業研究に至る一歩手前の実習になります。少人数のグループに分かれているので、一人一人が測定機器を実際に操作でき、それぞれが最新の測定技術に慣れ親しむことができます。

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精密物質実験B・C

3年次後期で各研究グループに配属されますが、そのそれぞれの配属先の研究室で、卒業研究に備えて、特に必要な基礎実験が実施されます。
測定機器の原理や操作法を学んだり、操作技術を磨いたり、より専門的な内容の勉強をしたりします。

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ナノ特論

3年次後期で各研究グループに配属されますが、卒業研究配属された各ナノサイエンス系またはナノテクノロジー系研究グループにおいて、教員がその分野に関連するナノサイエンスあるいはナノテクノロジーの知識と理解を深めるよう指導してくれます。
具体的には、英語で書かれた専門論文を読みこなしたり、専門的な理論や技術を理解するために専門書を輪読したりします。

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分析化学

化学、物理および生物分野の教育・研究の大部分は、物質を対象としています。物質科学ではその成分を定性および定量的に追求し、化学、物理状態を究明することが不可欠です。そのための学問が分析化学です。
分析化学の基礎として、溶液の化学についての概念を理解した上、容量分析や溶媒抽出などについて学びます。その後、溶液やその特性を特定するための様々な分析法や高度な機器分析についても学習します。

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物理化学

物理化学は、高校までの「物理」と「化学」が融合した学問分野です。すなわち、物理学の理論を基礎とし、また物理学的方法を利用して、物質の構造・性質・化学変化などを学習し研究する分野です。後に、無機化学,有機化学,分析化学などを学んでいくためにも必要不可欠なので、まずは基礎的なことを学んだ上で、より詳しく段階的に学習できるようになっています。各人が志す専門分野に依らず,物理化学的な考え方を身につけておくことは有意義なことです。


ベンゼン分子の構造
動画はこちら(動画では、その動きの一種をスローで表示)

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高分子・生体化学

生物の体のうち細胞は元より、そのほとんどは水と有機分子よりできている。ここでは、細胞膜を形成しているリン脂質から始まり糖類やアミノ酸などの有機分子、タンパク質や遺伝情報を司るDNAで代表されるポリヌクレオチドなどの有機高分子について、これまでに習得した有機化学の知識に基づいて講義する。さらに、身の回りの高分子について,その種類,性質,用途を学び,高分子とは何か,高分子をどのように使ったらよいかを各自が考えながら習得する。

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電磁気学

電気あるいは電磁気的現象は社会のあらゆる分野で利用されています。例えば、携帯電話で情報を受け渡ししている電波は、電磁気的現象の一つです。
電磁気学はその基本である電場・磁場に関するいろいろな法則を学びます。これは、物理学、物理化学、材料系及び電気電子系の工学など幅広い学術分野にとって基礎的な科目として重要です。
ベクトル解析、線・面・体積積分、微分方程式、フーリエ級数と波動論などの数学的な手法を用いて、電磁気学の理解をより深めていきますので、数学の基礎学力が必要です。

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無機化学

生体を含む身の回りの物質から最先端の科学技術が扱う物質まで、あらゆる物質は約90種類の元素の組み合わせでできています。
炭素、水素、酸素、窒素などわずかの元素の組み合わせでできる有機化合物にくらべ、その他大多数の元素でできている無機化合物は、その構造と性質が多様であり、広範囲に存在するのが特徴です。
これらの物質を系統的に理解し取り扱うための基礎的理論や考え方を学びます。
具体的には、典型元素の化学や、遷移金属の錯体化学、さらには第III族元素及び超アクチノイド元素、また、放射化学、電気化学、溶液化学の基礎と取扱および触媒等に用いられる無機材料について幅広く学び、「物の見方」と「問題への対処法」を習得します。

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有機化学

有機化合物は,生命体を支える最も重要な物質で,基本骨格は,炭素,水素,酸素および窒素で構成されており,その構造や結合様式に応じて多様な化学反応性が現れて来ます。
有機化学は、医薬品,農薬,香料,衣料,機能性材料など我々人類にとって有用な有機物質を扱う広い分野で重要な基礎学問の一つとなっていると言えるでしょう。
有機化学を理解するためには、有機化合物の構造と反応性およびその合成法を学ぶ必要があります。有機化合物の反応性や機能が,その構造や相互作用・電子状態等にどのように関連して発現するかについて段階的に学びます。
最終的には有機物質を自分で合成できるように、有機化合物の合成法について詳しく学習します。

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量子力学

物質のミクロな構成要素は原子や分子で、それらはさらに原子核と電子とからなっています。これらの粒子の状態や運動を論じるのが量子力学です。
量子力学の世界は、マクロな世界に生きている我々の日常的な経験や、古典物理学からの類推とは、あまりにかけ離れた部分が多いので、最初は誰でも驚き、戸惑ってしまうかもしれません。
しかし、物質の性質は、構成している原子の種類と結合のしかたによって支配されているので、ミクロの世界の文法である量子力学を学び身につけることは、最先端の物質を探索したり、様々な物性を開発する際の基本的かつ必須の条件になります。
量子力学が確立してきた歴史的背景から、量子化、波動関数、固有エネルギー、演算子などの新しい基本概念を段階的に学習します。

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半導体工学

 シリコンを中心とした半導体結晶中における「電子の動き」について勉強します。
 結晶中における電子の動きをコントロールすることによってトランジスタや大規模集積回路(LSI)などの半導体素子を作ることができます。
 これらの素子はさまざまな電子回路を構成し、家電製品やコンピュータなど身の回りのあらゆるところで使われています。

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無機機能材料論

材料は、力学的性質を活かす機械材料としての利用以外に、その機能性を活かしてさまざまな用途に利用されています。そこでは、材料の持つ熱的、電気・電子的、誘電的、磁気的、光学的、化学的等の特徴ある特性が発揮され、特性向上のために新材料が創製されたり発見されたりします。
ここでは、金属、半導体、絶縁体、誘電体、磁性体、超伝導体などの特に無機材料について、それらの特性を系統的に論じ、それらに根ざして材料が持つ様々な機能をその原理と利用の観点から学びます。

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光電子物性論

物質の反射、光吸収、発光などの光と物質の相互作用がどの様な現象なのかを理解することを目的として、光および光と物質の相互作用について講義します。
固体と光の相互作用の応用として、レーザの動作原理および非線形光学効果の基本にも触れます。分子や固体の発光、吸収などの光学的性質の研究やレーザを用いた実験に携わりたい人には必須です。

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