開講学期 Course Start	2014年度 後期
授業区分 Regular or Intensive	週間授業
対象学科 Department	生産システム工学系専攻
対象学年 Year	1
必修・選択 Mandatory or Elective	選択
授業方法 Lecture or Seminar	講義
授業科目名 Course Title	量子物性学
授業科目名(英語) Course Title	[授業科目名(英語)]
単位数 Number of Credits	2
担当教員 Lecturer	近澤 進
教員室番号 Office	K405
連絡先(Tel) Telephone	０１４３−４６−５６１８
連絡先(E-mail) E-mail	ｃｈｉｋａ @ ｍｍｍ．ｍｕｒｏｒａｎ−ｉｔ．ａｃ．ｊｐ
オフィスアワー Office Hour	金曜日１３：３０−１５：００ Friday　13:30;-15:00
授業のねらい Learning Objectives	この講義は、磁性物理と磁性材料およびこれらが毎日使っている製品へどのように応用されているかを理解することを目的とする。そのために皆さんは １）磁性物理の基本とその応用例を学ぶ ２）基本的な磁気系に関連する計算方法を身につける ３）磁性材料の重要な諸性質を理解する 必要がある。 Cource Objectives This course aims to understand the physics of magnetism, magnetic materials and their applications in everyday life. This will be achieved by students 1) to study the fundamentals of magnetism and its applications 2) to learn the calculation methods related to basic magnetic sytems 3) to understand the important properties of a variety of magnetic materials
到達度目標 Outcomes Measured By:	この講義を終了したあとで、皆さんは（十分努力すれば） １）原子や分子、イオンなどの磁気モーメントの起源を説明できる ２）相互作用のない磁気モーメント系の示すキュリー常磁性の式を導出できる ３）強磁性やフェリ磁性、反強磁性など、磁気秩序状態の典型的な性質を説明できる ４）分子場理論の概要を説明でき、自発磁化などの性質を計算できる ５）磁化やヒステリシス、保磁力、残留磁化、透磁率、磁化率などの応用磁気の特性を説明できる ６）磁性物理や磁性体の代表的な応用例を挙げ、どのような原理や性質が利用されているか説明できる ７）磁場や磁化の測定方法の原理を理解し、説明できるようになる。　 ようになることが期待できる。 Learning Outcomes After this course the student will be able to (with hard works): 1) explain the microscopic origin of magnetic moment of an atom, molecule or ion 2) derive the paramagnetic Curie law equation in non-interacting magnetic moment systems 3) descibe typical magnetic properties of the most common types of magnetic ordering in materials, such as ferromagnetism, ferrimagnetism and antiferromagnetism 4) explain the general outline of the molecular field theory, and calculate the fundamental properties such as spontaneous magnetization and susceptibility 5) explain technical magnetic properties such as magnetization, hysteresis, coercivity, remanence, permeability and susceptibility 6) review the typical applications of magnetism and magnetic materials, and describe which principle or property is applied in its 7) understand and explain the principles of mesuring methods of magnetic field and magnetization
授業計画 Course Schedule	総授業時間数(実時間）：２２．５時間 １．量子力学概要 ２．統計熱力学概要 ３．固体電子物性概要 ４．磁性概説、角運動量と磁気モーメント、原子・分子の磁性 ５．結晶場による角運動量の消失、高スピンと低スピン、Jahn‐Teller効果 ６．常磁性と反磁性 ７．交換相互作用、磁気モーメントの秩序状態、結晶構造と絶対零度のスピン配列 ８．有限温度の秩序状態と強磁性体の分子場理論 ９．反強磁性体、フェリ磁性体の分子場理論 10．金属・合金の秩序磁性 11．計算機シミュレーション 12．磁気異方性、磁区構造、技術磁化過程、反磁場、渦電流 13．ソフト磁性材料、ハード磁性材料、磁気記録材料、磁性流体 14．磁界の発生と測定、磁化の測定、その他（磁気異方性、磁歪、交流磁化） 15．磁気共鳴、中性子回折、メスバウア効果 Course Contents 1. Basic review of quantum mechanics 2. Basic review of statistical thermodynamics 3. Basic review of solid state physics 4. Broad introduction of magnetism, 5. Quenching of orbital angular momentum in crystal field, high spin state and low spin state, Jahn-Teller effect 6. Paramagnetism and diamagnetism 7. Exchange interaction, magnetic ordered state, crystal structure and spin arrangement at T=0 8. Molecular field thory of ferromagnetic system and ordered state at finite temperature 9. Molecular field theory of antiferromagnetic and ferrimagnetic system 10. Ordered magnetism in metals and alloys 11. Computer simulation of magnetic systems 12. Magnetic anisotropy, magnetic domains, technical magnetization processes, demagnetization field, eddy current 13. Soft magnetic materials, hard magnetic materials, magnetic recording materials, ferromagnetic fluids 14. Generation methods of magnetic field and measurement methods of magnetic field, magnetization, magnetic anisotropy, magnetostriction and magnetic susceptibility 15. Magnetic resonance, neutron diffraction, Mossbauer effect
教科書 Required Text	教科書は使用しない。必要に応じて資料を配布する。 Required Textbook: No primary textbook required. Necessary reading materials will be provided during class.
参考書 Required Materials	Recommended and/or required reading: Japanese: 金森順次郎著「磁性」（培風館） # 安達健五著「化合物磁性　局在スピン系」（裳華房） # 小口武彦著「磁性体の統計理論」（裳華房） # 太田恵造著「磁気工学の基礎I、II」（共立全書） # J. Crangle　著「固体の磁気的性質」（白鳥、溝口訳）（丸善） English: Soshin Chikazumi, Physics of Ferromagnetism 2e, (Oxford UP 2009) Ralph Skomski, Simple Models of Manetism, (Oxford UP 2008) Derek Craik, Magnetism, (Wiley 1995) Ami E. Berkowitz and Eckart Kneller(ed), Magnetism and Metallurgy, (AP 1969) Allan H. Morrish, Theoretical Principles of Magnetism, (Jhon Wiley & Sons 1965)
教科書・参考書に関する備考
成績評価方法 Grading Guidelines	授業中に出題する課題の小レポート（50%）と最終レポート（50%）の結果を総合して、６０点以上を合格とする。　 Grading Guidelines The score of each student is evaluated by mini-reports(50%) and a final report(50%). A grade of more than 60 is accepted for a credit.
履修上の注意 Please Note	学部レベルの電磁気学、量子力学、統計熱力学、固体物理を理解できること。 また、簡単なプログラムの知識を持っていることが望ましい。　 Student Requirements Upon entering this course the student should have some understanding of undergraduate electromagnetism, quantum mechanics, statistical thermodynamics and solid state physics . Prior knowledge of programming would be helpful for this course.
教員メッセージ Message from Lecturer	量子力学と統計熱力学に基づいて、物質の磁気的性質の入門編を講義する。 理論的な取扱いだけでなく、磁性における実験方法や計算機シミュレーション、 磁性体の応用例や最近のトピックスなどを通して興味と理解を深める。　 Message from Lecturer: This is an introductory course on the magnetic properties of materials and magnetic systems. Basic reviews of quantum mechanics, statistical thermodynamics and solid state physics are given. The emphasis of the course is a mastery of the physics of magnetism along with detailed examples and applications. Topics include the physics of paramagnetism, diamagnetism, ferromagnetism and various applications including: molecular magnetism, magnetic revitation, manganites, multiferroics, magneto-optics, computer simulations, magnetoresistance and spintronics.
学習・教育目標との対応 Learning and Educational Policy
関連科目 Associated Courses
備考 Remarks	この授業は日本語で行う Language of instruction: Japanese