大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
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教育状況公表
令和3年8月4日
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教育状況公表
令和3年8月4日
椅子を持ち上げてその状態を維持するというときに、腕の筋肉が同じ状態をとり続けなければならず、周囲の気体分子の衝突に対して常に逆らうかたちで熱エネルギー を発生させなければならないため疲労を感じる。
電子の運動が、物質中のイオンなどの熱運動による振動によって妨げられることにより生じる。
金属は電子と原子核の衝突により電気抵抗が生じ、この衝突は原子核の熱振動によって頻度が増加するため、温度が高くなるほど電気抵抗が上昇する。 半導体は高温になると、熱によって励起された電荷担体が支配的になるため、温度が高くなるほど電気抵抗が低下する。 電解液では電流を担うのは電子や正孔ではなく、イオンであり、温度が上がるとイオンが動きやすくなり電気を流しやすくなるので温度が高くなるほど電気抵抗が低下する。
半導体は、常温で熱等の運動エネルギーにより価電子帯の電子の一部が伝導帯に励起されることで電気伝導を示し、価電子帯から励起した電子の抜け殻に正孔が発生し、正の荷電粒子の様に振る舞って電気伝導に寄与する。ここで励起される電子はハミルトンの最小作用の原理に従い作用が極値をとるような経路をとる。
電極と電解液の界面上では、接触した瞬間に電荷の再分配、すなわち仕事関数の小さな物質から、仕事関数の大きな物質へ、フェルミエネルギーが等しくなるように 電子移動がこり、その移動量に相当する電位差(電極の内部電位と溶液の内部電位の差)が生じる。 ここで、異なる物質間で電子移動が起こるには両物質が接近して、反応に関わるそれぞれの電子の波動関数が重なり、電子移動が完了するまでその状態を保つことが必要となる。
交流インピーダンス測定法を用いて、周波数を変化させていくことで、界面、バルクの特性をそれぞれ分離して得る事ができる。
レイリー散乱やミー散乱は波長λと散乱体の粒径 r の関係を示す粒径パラメータ x = 2πr /λ の大きさによって決まる。粒径パラメータx << 1 の場合はレイリー散乱で、入射場の変動が散乱体全体に瞬時に発生して、表面の電磁場を静電磁場で近似できるようになる。レイリー散乱は、散乱強度が入射波長の4乗に反比例し、前方と後方の散乱強度はほぼ同程度になる。粒径パラメータx ≒ 1になるとミー散乱となり、入射場の変動に対して散乱体に誘発される表面電流や分極電流に時間差を生じる。この過渡電流により共振現象が発生して、複雑な強度変動が現れる。
エネルギーダイヤグラムは、縦軸にエネルギー値、横軸に反応座標や結合距離などを示してエネルギー変化を分かり易く図示したものである。電池の起電力においては横軸に距離、縦軸に電位をとった電位プロファイルで表現される。
テンソルフローは、2015年にGoogleが開発した機械学習のソフトウェアライブラリであり、その特徴としては、ニューラルネットワークの構築、訓練ができるシステムの要求に応えられる点があり、データの読み込み、前処理、計算、状態、出力といった処理に対してテンソルを扱っている。 クラウド上に教師データを集める方法としては、データの統合・分析・活用などもできるプラットフォームであるGoogle Cloud Platform（GCP）等の利用が考えられる。
あらかじめ測定したCV(サイクリックボルタンメトリー)の画像を教師データとして、電池材料やキャパシタ材料的な特性のもののCV画像を学習させれば、新たにCV測定したものが電池材料に適しているのか、キャパシタ材料として活用できるのかをＡＩに解釈させることができる。
ＦＦＴを使った交流インピーダンス法と機械学習の共通点は測定時間の短縮と多数のデータを同時に処理できる点にあり、あらかじめ交流インピーダンス法で測定した結果を多く教師データとして学習さておけば、ＡＩによる判別で測定と解釈の時間を大幅に削減できる。
電池やキャパシタを知るうえで必須の電気化学の分野では、電子の振る舞いに関することが重要であり、それを根本的に理解するには熱力学や量子力学の知識を使いながらひも解く必要があるので、この部分でこれらを一連の流れで関連付けて学んでいくとよい。
主に電気化学の知識については、「現代の電気化学」などの教科書で学習し、物理化学についてはアトキンスなどを用いた。その他プログラミングの用語等に関しては、ネットで検索して勉強した。
はい、 自分はこの授業を通して今まで以上に電気化学、そしてそれに関する熱力学や量子力学の知識を得ることができた。しかし、この授業でたびたび取り上げられたAIやプログラミングに関しては自分は想像以上に何も理解していなかったのだと痛感させられた。理系大学の大学院に在籍しこれから社会へでるものとしては、プログラミングとAIが重要になっていく世の中において、このままではまずいと感じた。今回の授業時間までではまだ完璧とは程遠い状況だが、学生としての残り時間を有効に使い自分が今までできなかったことを少しでも理解し、実行できるようにしていきたい。
大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
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