１月２２日（木）

愛知教育大学　理科教育講座　三浦研究室　教授　三浦　浩治　先生

講演タイトル：摩擦の科学：超潤滑技術をめざして

　摩擦力は、動かそうとする力に対し抵抗する力と理解されています。物体が止まっているときには、摩擦力と動かそうとする力がつりあっていると考えます。このとき働いている力を静摩擦力と呼びます。一方、物体が動いているとき働いている力を動摩擦力と呼びます。摩擦は太古の昔から文明の形成・発展と結びつく重要な問題の1つです。したがって、摩擦は実用の世界から高校の物理の教科書にまで登場します。マクロな固体間の滑り摩擦力に関しては、アモントン・クーロンの摩擦法則と呼ばれる以下の3つの経験則が極めて広い範囲で成り立つことが知られています。 1）摩擦力はみかけの接触面積に依存しない、2）摩擦力は2面間にかかる荷重に比例する、3）動摩擦力は静止摩擦力より小さく、滑り速度によらない。この法則は、文献的には、レオナルド・ダ・ビンチに始まり、アモントンとクーロンによって確立されたとされています。まず、講義では、アモントン・クーロンの摩擦の法則について具体的に例を挙げながら説明します。

　一方、原子や分子と同程度のスケールになると、摩擦力が飛び飛びの値を示す摩擦力の離散化などマクロでは見られない現象が起こります。原子や分子のスケールの摩擦力は、原子間の結合力と破断力の両方が関係しています。さらに、摩擦は、地震から原子スケールまでさまざまなスケールの多様な舞台で起こる階層性をもつ現象であると同時に、スケールを越えた共通性、普遍性をもっています。最終的に、摩擦力の基本的知識を習得した後、摩擦という身近な物理現象を通して、科学の不思議さ、面白さを味わってもらいたいと思います。

キーワード

アモントン・クーロンの摩擦法則、原子スケールの摩擦、身近な摩擦

レポート課題

1. アモントン・クーロンの摩擦の法則と摩擦の発生原因が時代背景とともにどのように理解されてきたかを調べてきてください。
2. 日常の摩擦現象にはどんなものがあるかを3つ程度その根拠を含め例示してください。

見学日程

• 3月6日（金）
• 愛知教育大学三浦研究室の見学・実習

１月８日（木）

浜松ホトニクス　常務取締役　中央研究所　研究所長

静岡大学　イノベーション社会連携推進機構　客員教授　原　勉　先生

講演タイトル：光技術で何ができるのか？

　『真の価値は金(かね)ではない、新しい知識だ』―我が社の哲学です。それを具現化するために中央研究所では、主に、情報・計測分野、材料分野、健康・医療分野、およびバイオ分野において新しい知識を獲得するため、光に関する基礎研究および応用研究を進めています。人類には知らないこと分からないことが無限にあります。我々は光を用いてこれらの未知未踏分野を切り拓くことが使命であり、光を深く追求することで世の中の様々な問題を解決し人類社会に寄与できるものと考えています。

　今回の発表では、具体的な研究開発の一端を紹介させていただきながら、当社の企業風土や文化、研究開発の考え方について触れさせていただきたいと思います。

キーワード

光技術、研究マネジメント、和の心、真の価値は新しい知識、浜松光宣言

レポート課題

• ２０１５年は「国際光年」であり、その根拠として以下の４つのイベントが挙げられています。 ２つを選んで、それぞれについて光と関連づけながら内容を説明してください。

• １８１５年

  光の波動性の発見（Fresnel）

  １８６５年

  電磁界理論（Maxwel）

  １９１５年

  一般相対性理論（Einstein）

  １９６５年

  宇宙背景放射の発見（Penzias & Wilson）

• またこのほか光学にとって大きな出来事（発明や発見）を一つ挙げてその概要を説明して下さい（国際光年に関連させなくて良い）。（例：１９６０年のレーザーの発振）

見学日程

• 2月24日（火）
• 中央研究所の見学（２時間程度）

１２月１８日（木）

独立行政法人　物質・材料研究機構

理論計算科学ユニット 材料特性理論グループ　末原　茂　先生

講演タイトル：計算で物質を見るということ

　物質を調べる方法には、大きく分けて2つのアプローチがあります。対象となる物質を実際に手元に持ってきて実験で調べる方法と、計算機の中にその物質のモデルを構築して調べる理論的な方法です。前者は、実在する物質の観察や計測を通して嘘のない「事実」を提供してくれるという意味で、非常に強力な方法です。しかし、実際の研究現場では、使用する実験装置の測定限界や、実験の都合上どうしても排除できない不確定な要素が関係して、素性の良い結果が得られないこともしばしば起こります。そういう場合には、後者の理論に基いた方法、すなわち、「シミュレーション」が、実験結果の解釈を助けてくれる場合があります。うまくいけば、シミュレーションによって実験だけでは辿り着けないような領域の知見も得ることができます。

　物質を理解するためのこの理論的なツールの開発には、これまで非常に多くの科学者たちが携わってきました。理論計算科学分野は現在も発展途上にありますが、先人の鋭い洞察や新しい着想から様々な工夫が加えられ、それらが高く積み上げられてきたおかげで、今ではかなり広範囲にわたる物質群の構造や特性をコンピュータシミュレーションで再現したり予測できるようになってきました。

　本セミナーでは、物質科学で使われる理論的な手法の代表格である第一原理計算を用いた研究例を紹介しながら、そこで使われる物理の法則や数学的な近似にはどういったものがあるのかについてお話しする予定です。

キーワード

物質科学、第一原理計算、モデル、近似

レポート課題

1. 物質や材料のシミュレーション方法を調べ、3つ以上挙げてください。
2. それらの手法の簡単な説明(その方法の目的や長所、短所など)をまとめて、それぞれを対比したわかりやすい表を作ってください。

見学日程

• 2月27日（金）
• NIMSの1PFLOPS級スパコンの見学、他(未定)

１２月１１日（木）

独立行政法人　情報通信研究機構

光ネットワーク研究所　光通信基盤研究室 主任研究員　赤羽　浩一　先生

講演タイトル：光る半導体結晶　〜様々な場面で使われる化合物半導体〜

　現代の情報化社会において最も重要な物質は半導体であるシリコンであるといっても過言ではありません。シリコンにより作られた微細なトランジスタはコンピューターのCPUだけでなく様々な装置に組み込まれています。しかし、そんなシリコンにも苦手な事があります。それは「発光する」ということです。発光するすなわち光を発生するということは情報を可視化したり、伝達したりするという意味で重要です。このような発光現象を示す半導体としては2種類以上の元素からなる化合物半導体があります。（日本の研究者が受賞した今年のノーベル物理学賞も窒化ガリウムという化合物半導体の研究に対して与えられました。）講義ではまず物質の結合状態を解説し、どのような元素が半導体の結晶を作るかを示します。また、シリコンが光りにくく、化合物半導体が光りやすい原因を解説します。次に発光現象により発生した光の取り扱いについて解説し、最後にこれらの材料、現象を用いた応用例を示します。

キーワード

結晶，半導体，光デバイス

レポート課題

1. 身の回りで使われている「結晶」で自分が最も重要だと考えるものを3つ挙げてください（上記のシリコン、窒化ガリウムは除く）。また、その理由を詳しく説明してください。

見学日程

• 2月23日（月）
• NICTの見学

１１月２７日（木）

大学共同利用機関法人　自然科学研究機構　分子科学研究所

物質分子科学研究領域　電子物性研究部門　中村グループ　准教授　中村　敏和　先生

講演タイトル：電気を流す有機物とは？伝導性・磁性を理解しよう。

　世の中には銅やアルミなど電気を流すもの（良導体）や、プラスティックや電気を流さないもの（絶縁体）があります。一方で昔は電気を流さないと思われていた有機物でも、電気を流したり中には超伝導を示す物も化学者の手によって合成されています。携帯電話のディスプレイ材料にも使われているものもあります。私たちは、その電気を流す有機物（有機導体）の性質を磁気共鳴という方法で調べています。磁気共鳴とは、分子の中の核スピン（核の磁石）や電子スピン（電子磁石）にエネルギーを与えてその挙動を調べる計測法です。医療で使われているMRIもその原理を使っています。講義では簡単なデモンストレーションなどを行いながら、金属、半導体、絶縁体といった物質の性質の違いについて説明を行いたいと思います。また、電子マネーなどで使われている電磁誘導や、電気抵抗が消失する超伝導の性質についても、触れる予定です。

キーワード

有機導体、磁性、電磁誘導、超伝導

レポート課題

1. 電気を流すもの（良導体）と電気を流さないもの（絶縁体）には、どんなものがあるか？またその性質を述べなさい。
2. 磁石に引っ付くもの（強磁性体）と引っ付かないもの（常磁性体、非磁性体）には、どんなものがあるか？またその性質を述べなさい。

見学日程

• 3月4日（水）
• 分子科学研究所　放射光施設（UVSOR）の見学他