工学部・工学研究科シラバス
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固体電子論特論(2.0 単位)

講義番号7495
課程区分前期課程
科目区分主専攻科目 主分野科目
授業形態講義
対象専攻・分野 応用物理学分野 量子工学専攻
開講時期1 2年前期 2年前期
担当教員 田仲 由喜夫 教授 

•本講座の目的およびねらい
固体物理の中心的なテーマである超伝導の基礎について講義する。超伝導は非常に不思議な現象である。超伝導とは何かさらに量子多体問題を現代的視点から講義する。量子力学、統計力学の1つの応用と位置付けて講義する。また近年話題になっているトポロジカル物質(トポロジカル絶縁体)の基礎
を講義する。物性物理学における基礎力、広い視野と総合的に現象を見る力を涵養する。

:1 第2量子化の基礎を理解し簡単な計算ができるようにする。:2 超伝導とは何かを理解する。:3 超伝導における顕著な量子現象を理解する。4 新しい物質に対する好奇心を涵養する。

•バックグラウンドとなる科目
力学、解析力学、 電磁気学(クーロン力、ローレンツ力、マクスウェル方程式など) 統計力学(ミクロカノニカル分布、カノニカル分布、グランドカノニカル分布、フェルミ統計、ボーズ統計)量子力学(シュレディンガー方程式、トンネル効果、水素原子、調和振動子、簡単な摂動、角運動量 スピン)固体物理(ブロッホの定理、エネルギーバンド、金属、絶縁体、磁性の基礎)物理数学(行列、ベクトル、微分、積分、複素関数、複素積分)を勉強されていることを前提とします。

•授業内容
1 金属の中の自由電子:2 超伝導の基礎的性質:3 量子統計:4 第2量子化:5 ハートリー フォック近似:6 BCS理論:7 トンネル効果とアンドレーエフ反射:8 異方的超伝導
9 アンドレーエフ束縛状態 10 トポロジカルエッジ状態 11 トポロジカル超伝導・絶縁体

•教科書

•参考書
超伝導 朝倉書店(家泰弘)丸善:中嶋貞雄 超伝導入門(培風館)超伝導入門 裳華房 (青木秀夫)
トポロジカル絶縁体入門(安藤陽一)講談社 トポロジカル絶縁体入門(安藤陽一)
:授業中に指定する。

•評価方法と基準
レポートの課題を出し評価する。60点以上を合格とする。質問は授業終了後受け付ける。
平成23年度以降入学者
100~90点:S,89~80点:A,79~70点:B,69~60点:C,59点以下:F
平成22年度以前入学者
100~80点:A,79~70点:B,69~60点:C,59点以下:D

•履修条件・注意事項
力学 解析力学、電磁気学(マクスウェル方程式など) 統計力学(エントロピー、比熱、ミクロカノニカル分布、カノニカル分布、グランドカノニカル分布、フェルミ統計、ボーズ統計)量子力学(シュレディンガー方程式、トンネル効果、水素原子、調和振動子、簡単な摂動、角運動量 スピン パウリ行列)固体物理(ブロッホの定理、エネルギーバンド、金属、絶縁体、磁性の基礎、もしできれば平均場近似)物理数学(行列、ベクトル、微分、積分、複素関数、複素積分)などの物理、物理数学の基礎的な知識が授業内容を理解する上で前提となります。

•質問への対応
授業終了後受け付ける。

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