授業の主題
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分子動力学計算は，原子・分子レベルでの観測・分析・メカニズム解明が可能となり，電子デバイス（電池，半導体など）や新素材などのマテリアルデザイン（材料設計）の基盤技術の一つとして非常に重要になっている。また近年では，分子動力学計算の結果はマテリアルズ・インフォマティクス［情報科学技術（機械学習やデータマイニング等）を材料分野へ応用した学問］の学習データとしても利用されている。しかし，適切な計算手法・条件などの選択に知識や経験が必要であり，大学で体系的に学ぶ機会が少ないことから，分子動力学計算をマテリアルデザインにどのように役立てればよいのか，よく分からない場合が多い。そこで本講義では，分子動力学法によるマテリアルデザイン（材料設計）の方法論を理解し，自分で実践することが可能となることを目的として，まず分子動力学計算に必要不可欠な設定（セルサイズ，分子・原子の初期状態，初期緩和状態，ブックキーピング法，差分法，熱力学アンサンブル，原子間ポテンシャル）についてコンピュータを用いた演習を通して学修する。さらに，マテリアルデザイン（材料設計）に必要な情報である物性，固体・流体構造，界面構造，結晶成長挙動などを分子動力学法により実際にコンピュータにより計算（演習）を行い，分子動力学法のマテリアルデザインへの有用性の理解，ならびに研究において分子動力学法を用いてマテリアルデザインが可能となる基礎的基盤を構築する。
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学修目標（到達目標）
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１．マテリアルシミュレーションで有用な技術である分子動力学法の重要項目（実際に使う場合の実践的な基礎知識）の理解を深める。
２．分子動力学計算に必要不可欠な設定（セルサイズ，分子・原子の初期状態，初期緩和状態，ブックキーピング法，差分法，熱力学アンサンブル，原子間ポテンシャル）について学修する。
３．分子動力学計算を実際に行うことにより，分子動力学法の理解ならびにマテリアルデザイン（材料設計）への有用性を理解する。
４．マテリアルデザイン（材料設計）に必要な情報（物性，固体・流体構造，界面構造，結晶成長挙動，材料組織の力学的特性など）を分子動力学法により計算可能となる。
５．分子動力学法により得られた計算結果を正確に理解し，適切なマテリアルデザイン（材料設計）が可能となる。
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授業概要
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第１回 授業内容の説明，分子動力学計算の入門
第２回 分子動力学計算(1)
第３回 分子動力学計算(2)
第４回 分子動力学計算(3)
第５回 分子動力学計算(4)
第６回 分子動力学計算(5)
第７回 分子動力学計算(6)
第８回 分子動力学計算(7)
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評価方法と割合
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評価方法
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次項の項目及び割合で総合評価し、次のとおり判定する。
「Ｓ（達成度90％～100％）」、「Ａ（同80％～90％未満）」、
「Ｂ（同70％～80％未満）」、「Ｃ（同60％～70％未満）」を合格とし、
「不可（同60％未満）」を不合格とする。（標準評価方法）
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評価の割合
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【対面授業の場合は，３分の２以上の出席を必要とする。ただし，遠隔（オンデマンド）授業の場合は，全ての授業動画の視聴と全てのレポート提出を必要とする。】
・100％ レポート
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授業時間外の学修に関する指示
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予習に関する指示
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授業を有意義な機会とするために，授業スケジュールに従って次回授業の予習を行うことを推奨する。
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予習に関する教材
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オンデマンド教材以外の指示・課題
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復習に関する指示
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授業内容を直後に復習することで，授業内容の深い理解と定着が可能となる。基本的な概念を暗記・理解した後は，分子動力学計算の考え方を習得することが重要である。教科書をよく理解し，さらに教科書内の例題や演習問題などを自分で再度解くことにより，分子動力学計算によるマテリアルデザインの基礎知識と考え方がより定着する。毎回，レポートを課すが，それ以外にも自ら考えることが重要である。レポートを解答する際や講義で不明な点がある場合は，必要に応じて参考書を参照してほしい。
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復習に関する教材
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オンデマンド教材以外の指示・課題
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教科書・参考書
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参考書
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9784759814750
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岡崎進, 吉井範行著
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化学同人
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2011
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4254120699
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上田顯著
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朝倉書店
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1990
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9784842597096
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北川浩，北村隆行，渋谷陽二，中谷彰宏
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養賢堂
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1997
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9784320034372
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佐藤明著
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共立出版
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2004
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9784807909087
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Peter Atkins, Julio de Paula著 ; 中野元裕 [ほか] 訳
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東京化学同人
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2017
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9784807909094
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Peter Atkins, Julio de Paula著 ; 中野元裕 [ほか] 訳
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東京化学同人
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2017
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9784627921610
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泉聡志, 増田裕寿共著
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森北出版
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2013
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オフィスアワー等（学生からの質問への対応方法等）
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授業担当： 吉元 健治 准教授（予定）
オフィスアワーは別途指示するが，他の日時でも対応可能な場合があるため，事前にメールや電話などでアポイントをとっていただきたい。吉元の居室は自然科学研究棟1号館4Fの1C413号室である。
吉元居室電話： 076-234-4816（内線4816）
メールアドレス： yoshimoto1@se.kanazawa-u.ac.jp
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履修条件
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Q1で開講される「マテリアルシミュレーションA」の履修が必須である。
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その他履修上の注意事項や学習上の助言
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本授業に関する情報はWebClassおよびアカンサスメッセージにて伝達する。
疑問点がある場合は，可能な限り授業中に質問して解消につとめること。また，授業ではコンピュータを用いた演習を毎回行うため，自分のパソコンを持参すること。
正当な理由によりやむを得ず授業を欠席する場合は，必ず事前に連絡するすること。事後連絡の場合は，欠席の根拠となる証明書等を提示すること。
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カリキュラムの中の位置づけ
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一般化学の基礎知識を修得していることを前提として，授業を進める。また、熱力学や物理化学の基礎知識が要求される。
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特記事項
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1. 授業ではコンピュータを用いた演習を毎回行うため，自分のパソコンを持参すること。
2. コンピュータはインターネット（例えば，本学のKAINS-WiFi等）に接続されていること。
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