京都大学ELCAS(エルキャス)

平成27年度以前のレポート

分子工学

分子工学の2016年2月6日の内容はこちら



実習指導

佐藤 徹 (分子理論化学 准教授)

チューター

飯岡 達也 (分子理論化学)
棚橋 祐太 (分子理論化学)
松三 勇介 (分子理論化学)

ボランティア

林 里香 (分子理論化学)

実施場所

桂キャンパス  A4-022B 

実習内容

まず、物質の持つ粒子と波動の二重性を、高校から大学初等レベルの数学に基づきながら理解してもらうために、三角関数の基本的性質を講述した。Rasberry Pi上のMathematicaを使って、重ね合わせなどの性質を実感してもらうとともに、レーザーポインタを使った光の二重スリット実験を通じて、実際の現象を数学的な理解と結びつける。続いて、電子の二重スリット実験の動画ならびにC60の二重スリット実験の論文を紹介し、物質の粒子性と波動性について理解を深めてもらった。さらに、行列の固有値問題等の基本的数学を講述し、電子波動関数のガラス彫刻モデルなども併用しながら、水素分子における共有結合形成について、手計算とMathematicaを用いて体験してもらった。

今回使う数学についての講義の様子
今回使う数学についての講義の様子

光の二重スリット実験の際の干渉縞の様子
光の二重スリット実験の際の干渉縞の様子

電子波動関数のモデルを用いた講義の様子
電子波動関数のモデルを用いた講義の様子


受講生の感想

  •  今回初めて、実験実習中心で無くパソコンを使った計算中心の研究室に訪問しました。
    分子を作るにも実験をするのにも、まず計算が大事だと分かりました。まだ学校で習っていない行列やベクトルを丁寧に教えて頂けたのでその後の活動をきちんと理解することが出来ました。理論化学は高校でする化学とは違う分野だと思いましたが、新しいことを学べ、良い機会になりました。ありがとうございました。
  •  今回は思ったより化学ではなく数学寄りで、数学の必要性を感じることが出来た。また、化学結合が起こる仕組みを全て理解することは出来ておらず、まだ分からないことが多かったが、量子力学を使って考えるのだと分かった。量子力学はとても重要で、化学や物理の基本だと思うので、難しいけれど、どんどん勉強していきたい。また、なぜ起こるのかという仕組みについてもどんどん考えていきたいと思った。
  •  いままでしたことのない数学の計算をたくさんしたので難しかったです。でも行列は計算していて楽しかったです。連立方程式を行列で表していたりするのはとてもすごいと思いました。パソコンでも色々な計算をすぐにしていてびっくりしました。
  •  分子の結合しやすい場所が計算で求めることが出来るとわかった。また、特に光の干渉についてとても興味をもっていて、それを実験したり、説明してもらったりしてとても面白かった。電子だけで無くフラーレンなども波の性質を持っているということに関してもとても興味を持った。
  •  化学は個々の物質や反応を説明することが多いので、一般論を扱う理論化学は興味深いと思いました。コンピューターは苦手ですが、丁寧に教えて下さったので何とか着いていくことができました。最後の方のフロンティア軌道理論のところも、もう少し自分で勉強してみたいと思います。物理も化学も好きなので、とても勉強になりました、楽しかったです。
  •  ヒュッケル法や係数の話などは以前本で勉強しましたが、全く分からなかったところだったので、今回なぜそのような計算なのかということが理解でき、非常に有意義な時間でした。ありがとうございました。

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