Last updated: Jun./03/2011.

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INTRODUCTION

材料は、それ自体あるいは他の材料と共に、部品、デバイス、モジュール、あるいはその他の形で、 我々の社会に貢献する生産物として使われ、機能することに存在意義があります。ある材料が機能するためには、 他の材料とは異なる物性を持つ必要があり、それが物質を材料たらしめます。材料特性を創り出し、 また設計するためには、材料そのものに対する深い理解が求められます。

我々のグループでは、材料の潜在的な特性を改善することや新しい材料を創り出すことにより、 材料が世の中で様々な形で機能することを狙って、

• 何故ある材料がある特定の特性を持っているのか、
• 材料特性の起原は何なのか、
• どの様な電子状態、原子配列、材料組織が要求されるのか、
• 材料が特性を示すためにはどうしたらよいのか、そして最終的に
• どの様に材料のさまざまなレベルの構造を制御すればよいのか、

に対する基礎的理解を獲得することを目標としております。それを通じて、 新しい材料活用のシーズ（種）を産み出す事が出来ると考えております。

科学技術に於ける他の分野とは異なり、材料科学・工学の分野では、計算的手法は実験の単なる代替ではなく、 実験的手法と融合させることにより、非常に強力な研究手法となります。例えば、

• 解析する：実験結果をより詳細に解析すること、
• 理解する：実験では観測不可能なメカニズムを理解すること、
• 予測する：計算により新しい現象を予測し、後に実験で確認すること、
• 提案する：現実的な制約に囚われない理想的環境下での仮想的実験を通じて、 新しい実験を提案すること、
• 設計し創り出す：これらを通じて新しい材料を設計し創り出すこと

が行えます。

これらの計算的手法による研究は、次に挙げる具体的手法により、何を知りたいかに応じて手法を使い分けながら、 行うことが出来る。

• 第一原理計算法（バンド計算法、分子軌道法含む）：電子状態、化学結合、弾性的性質
• 格子静力学法：結晶粒界や表面を含む局所原子配列の最適化
• 格子動力学法：フォノン状態の計算
• 分子動力学法：相変態、イオン伝導、熱伝導を含む様々な動的性質
• フェーズ・フィールド法：熱力学に基づいた材料組織の形成
• セルラー・オートマトン法（モンテカルロ法含む）： 結晶成長
• 有限差分法：連続体における輸送現象

研究の多くは、安田秀幸教授率いる 材料プロセス・デバイス研究室 と共同で行っております。これは、当専攻に於ける研究・教育に対する趣旨、すなわち研究室間の低い壁を低くし、 研究室間の活発な交流を促すという趣旨に添うものです。

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