京都大学ELCAS(エルキャス)

平成27年度以前のレポート

材料化学

材料化学の2014年12月6日の内容はこちら

実習指導

下間 靖彦  (工学部/工学研究科 材料化学専攻 准教授)

チューター

郡司 俊佑  (工学部/工学研究科 材料化学専攻 博士1年)
森 吏敏  (同 修士1年)

ボランティア

なし

実施場所

桂キャンパスA3クラスター329室イノベーションプラザ206号室

実習内容

通常ではガラスにならないアルミナ(Al2O3)を主成分とする組成の原料をガス浮遊レーザー溶融法により、無重力状態で溶融し、発光あるいは磁石にくっつく透明なガラスを作製する。ガラス作製を通してガラスと結晶の違いを学ぶ。特に、希土類元素(セリウム(Ce)、ジスプロシウム(Dy))を添加した2種類のガラス(CeドープY3Al5O12とDy5Al7O15)について、それらの光学および磁気的性質を調べ、機能発現のメカニズムを考察する。 (1)ガス浮遊レーザー溶融法を用いたガラスの作製:あらかじめ焼結させた試料(組成: CeドープY3Al5O12、Dy3Al7O15)を原料としてガラスを作製する。レーザー照射時に融液が空中に浮かんだ状態であることを確認し、最終的に、透明なガラスが得られることを確認する。 (2)作製したCeドープY3Al5O12ガラスおよび結晶化した試料について、励起・蛍光スペクトルを測定する。蛍光スペクトルの測定条件は、励起波長:450 nm、測定波長:460~750 nm。励起スペクトルの測定条件は、蛍光波長:550 nm、測定波長:250~500 nm。 (3)作製したDy3Al7O15ガラス試料について、磁石を用いて磁気特性を観察する。

実習1
ガラス作成方法&装置の解説

実習2
作成したDy5AI7O15ガラスの
磁気特性の観察

実習3
作成したCeドープY3AI5O12ガラスの
発光の様子を観察


受講生の感想

  • スペクトルや電子軌道など、学校で習った(余談などが多い)ことがたくさんあったが、一見しただけでは理解できないものが多く、理解するのに意外と時間がかかった。その分、納得したときは、応用問題が基礎知識を使って解けた、みたいな感じがしてとても心地よく、感動した。学校で学んだことはそれで終わりではなく、様々な実験や考察、機器を作ることにおいても使用されるのだ、と知り、授業中はもっと集中して受けなくては、と感じた。テスト勉強もサボらないようにしないと。
  • ガラスについて学校ではあまり触れる機会はなかったけれど、それについての講義や実験を行えてよかった。ガラスを作れなかったのは残念でした。結晶とガラスには、原子配列に違いがあることを知りました。普段できない実験ができてよかった。
  • 1年生で、かつ、化学部に所属していないので、実験経験も少なくわからない言葉が多かったのでとても難しかった。けれど、丁寧に教えていただいたので、理解できるところもありました。磁石にくっつくことの考察は、原子の構造については月鉱で学んだので、不対電子が原因であるということがわかった。
  • 今回の授業では、「ガラス」が1つのテーマで、大変楽しめた。1つ目の実験では、レーザーを使用できなかったのは残念でしたが、大学ならではの手作りの機器を見れて大変満足しています。磁性については、意外と簡単に確認できたので、わかりやすい実験でした。スペクトルについては、グラフを見るだけなのでなかなか仕組みはわかりにくかったが、理解はしたと思います。大学生、陰性の方がいらっしゃったので、様々なことを教えていただきました。ありがとうございました。
  • 1年生ということがもあるけれど、自分の知らない言葉が多かった。2年生になった時にも理解できるかわからないけど、学校でできる限りの勉強をして、知識をつけたい。今回の実験で磁石につくガラスがあるということを知れたのは大きかった。まだまだ課題はいろいろある研究だけれど、すごいと思った。雰囲気で理解している部分や理解が不十分な部分を少しでも減らしていく努力をしたい。
  • ガラスというものの存在を理解できた。励起スペクトルや蛍光スペクトルにおける結晶・ガラスの違いを探ることで、実際どんな構造をしているのかが間接的に調べられた。実験器具を自力で用意しなければならないと聞き、研究職も案外辛いんだなと思った。オリジナルの器具は、格好いいと思った。

平成27年度以前の
実施レポート

年度別の実施レポート