最先端技術、ナノテクノロジー、光科学、極微細技術、自己組織化、ナノ材料、半導体、高分子、超分子、フォトニクス、エレクトロニクス、レーザー、物理、化学、量子

　授業では、ナノメートルスケールで物質の構造を制御・操作できるナノテクノロジーを駆使した最先端の「光科学」と「マテリアルサイエンス」を紹介し、世界潮流に触れることで、科学・技術の最前線では何が行われているのか、またどのように科学・技術が社会を変えようとしているのかを理解することをめざします。
　この授業では毎回、電子科学研究所の異なる教員がオムニバス形式で講義をします。電子科学研究所は北海道大学の附置研究所であり、そこで行われている研究を通じて、世界の最先端科学・技術について学びます。キーワードは「光」と「ナノテクノロジー」です。「光」はモノを見るだけでなく、化学反応を起こすこともできます。目に見える可視光も目に見えないＸ線も「光」の一種です。「光」はモノを分析するだけでなく、強いレーザー光であれば金属をも加工することができます。このような「光」を扱う科学は光科学と呼ばれており、高輝度、超短パルス、もつれなどの特徴のある「光」を放出する新規な光源の開発だけでなく、それらを検出する側、例えば１個の光子まで検出できるスーパー検出器の開発と相まって、すさまじい勢いで成長している２１世紀の科学を支える分野です。
　また、ナノテクノロジーとは、ナノメートル(nm：1メートルの10億分の1)で定義できる大きさを持った物質を創製すること、及びそれらの物質を組み合わせて、様々な微細な装置を創製する技術のことを言います。この技術を用いることで新しい産業分野が拓かれると期待されています。例えば、電子産業では、記憶媒体の高密度化による高密度記録素子、カーボンナノチューブなどのナノ物質を利用した高輝度ディスプレイ、量子ドットを用いた高度情報処理デバイスなどが開発されています。医薬品産業では、ナノマシンを利用した特定部位薬品注入、ペースメーカーなどの埋め込み部品、拒絶反応のない人工臓器等があります。その他、製造技術産業、化学産業、宇宙産業、航空産業、環境産業などで性能を一新することができる材料やシステムの開発が期待されています。「光」（科学）と「ナノテクノロジー」（技術）がタッグを組むことで、情報、環境、エネルギー、医療など幅広い分野における様々な課題を解決し、より快適でかつ健康な社会を実現できると期待されています。授業では光科学の研究最前線と高機能な素材の開発について、文系の学生にもわかるように解説します。講義のほかに研究室・実験施設の見学を予定しています。

　夏タームに開講する「ナノテクノロジーが拓く数理・バイオサイエンスの新潮流」と合わせて受講することを勧めます。ナノテクノロジーに関する幅広い分野の科学・技術について学ぶことが出来ます。

「光」と「ナノテクノロジー」の世界潮流に触れることで、科学・技術の最前線では何が行われているのか、またどのように科学・技術が社会を変えようとしているのかを理解することを目標とします。幅広い分野の最先端研究に触れることで教養を高め、今後の進路決定の参考にして欲しいと思います。

・電子科学研究所の複数の教員が各１回ずつ、各専門の研究テーマについてわかりやすく講義します。
・以下は１回ごとの各講義の内容です。これらの講義のすべてを受講してください。
・電子科学研究所と創成科学研究棟の研究室や最新先端機器をそろえた実験施設の見学を行い、研究の世界に触れることができます。

【各講義のタイトル】（講義の順番、内容は変更する場合があります）
１．4月12日(金) 　光を感じる分子機械（玉置 信之）
２．4月19日(金) 　描いて、掘って、積んでつくるナノ構造（松尾 保孝）
３．4月26日(金) 　結晶の中の超分子（中村 貴義）
４．5月10日(金) 　研究室見学（居城 邦治）
５．5月14日(火) 　結晶構造の変化と重なりがもたらす新しい電子状態（小林 夏野）※ 5月14日（火）のみ6講時の開講となります。
６．5月17日(金) 　光の力作用でナノマシンを操る（田中 嘉人）
７．5月24日(金) 　温度差を電気に変換する熱電変換材料（太田 裕道）
８．5月31日(金) 　光で生命活動のダイナミクスを観る・操る（三上 秀治）

※ 6月7日（金）が大学祭のため、5月14日（火）(6講時)に振替となります。

講義は対面授業で行います。
授業資料はELMS/Moodleで配布します。レポート、小テストは基本的にはELMS/Moodle で提出します。
研究室・施設見学は実地で行う予定です。

基礎的な学力があれば、予習は必要としません。レポートの課題によっては、講義で示された参考書等を調べる必要があります。

受講状況、レポート、小テストの成績により、次の点から総合的に評価します。１)科学・技術の最前線では何が行われているのかを理解しているかどうか、２)科学・技術がどのように社会を変えようとしているのかを理解しているかどうか、３)講義での質問応答や課題の提出などを通して、自ら積極的に学ぶ意識を深めたかどうか。評価は相対的評価をとっており、「A+」及び「A」＝5～20％、「A－」及び「B+」＝20～40％、「B」及び「B－」＝30～50％、「C+」及び「C」＝10～20％を目安とします。

ナノサイエンス図鑑: 未来が見える極小世界 / ピーター フォーブズほか : 河出書房新社, 2015, ISBN:4309253245
先端機能材料の光学 : 光学薄膜とナノフォトニクスの基礎を理解する / 梶川浩太郎 : 内田老鶴圃, 2016, ISBN:9784753623068
分子マシンの科学―分子の動きとその機能を見る / 日本化学会 : 化学同人, 2017, ISBN:4759813861
ナノ構造エレクトロニクス入門 / 土屋 英昭 : コロナ社, 2013, ISBN:4339008516
自己組織化-自然界の法則に学ぶ未来のエンジニアリング / ジョン・A・ペレスコ : 森北出版, 2015, ISBN:4627921918
ここまで来たナノテクノロジー -産業化する原子の世界― / 吉田典之 : 技術評論社, 2010, ISBN:4774141607

https://www.es.hokudai.ac.jp/

2024/02/26 18:43:52

対面授業科目《対面のみ》