豊田工業大学 サイエンス体験プログラム 2015 昨年度の 実験風景・感想 ・理科の世界はまだまだ広いと実感しました。この経験を生かして、今 年行う課題研究に一生懸命取り組みたいと思いました。（県立高校1年 男子) ・現在の科学を将来進化させるために、若い自分たちが努力をしていく ＜太陽電池を使いこなす＞ ことが大切だと思った。 （県立高 校1年 男子) ・今の技術の最先端を少し除いたような気分でした。もっと深く知りた いと思いました。 ・理科の世界はまだまだ広いと実感しま （県立高校1年 男子) した。この経験を生かして、今年行う課 ・高校とは違って社会で利用していけることを勉強できるので早く大学 題研究に一生懸命取り組みたいと思い に行きたいと思った ました。（県立高校1年 男子) （県立高校２年 男子） ・今回のプログラムに参加して小さな疑問をたくさん持ちました。 これ ・現在の科学を将来進化させるために、 から、この疑問を持ち続け少しずつ知っていきたい 若い自分たちが努力をしていくことが ・大学生はこんな 大切だと思った。 ＜小さな機械の世界＞ （県立高校1年 男子) ・今の技術の最先端を少し 除いたような気分でした。 もっと深く知りたいと思 いました。 （県立高校1年 男子) ・高校とは違って社会で利 用していけることを勉強 できるので早く大学に行 きたいと思った （県立高校２年 男子） ＜光触媒でエネルギー問題に挑む！＞ ・今の技術の最先端を少 ・今回のプログラムに参加して小さな疑問をたく し除いたような気分でし さん持ちました。これから、この疑問を持ち続け た。もっと深く知りたい 少しずつ知っていきたいと思いました。 と思いました。 (県立高校1年 女子) （県立高校1年 男子) ＜かたちのデザイン＞ ・大学では本当に専門分野について 考えるんだなとわかりました。この ようなことが毎日あることが大学生 活だと考えると、とても 素敵なも のだと思います。 興味を持った分野について考えるこ とはとても楽しいことだと思った。 （県立高校1年 女子） ・説明がわかりやすく、作業も 上手くいきました。また、考え たことも内容な視点からの話 がおもしろかったです。 一つの製品を作ったり、改良し たりするにも様々な分野から 取り組めることを学びました。 （県立高校2年男子） ＜ミクロに眺めた高分子の世界＞ ・大学生はこんなに面白いことをし ているのかと思いました。僕も、自 分の調べたいものをつきつめていき たいです。（県立高校1年 男子） 豊田工業大学 サイエンス体験プログラム サイエンス体験プログラムとは ＜～大学の社会貢献活動の一環～＞ 豊田工業大学では、平成18年度から愛知県内の高等学校の生徒と教員を対象とした 「高大連携プロジェクト」を開始しました。本学教員が高等学校に出向いて行う出張講 義や、オープンキャンパス等を利用して本学で実施する高校生・教員向けの体験授業や 実験等を行っています。平成20年度からは、対象を県外にも広げ、プロジェクトの内容 を更に充実・発展させ「サイエンス体験プログラム」として全学的な取り組みを始めま した。 1.プログラムの目的 ＜～高校生の理系分野への興味関心を向上～＞ 「サイエンス体験プログラム」は、高等学校(一部は中学校も含む)と本学が協働して実 施しています。生徒に最新の理学や工学等の自然科学に関する導入的な講義や実験を体 験する機会を与えるものです。早い時期から科学技術に対する興味を喚起し、ひいては 科学技術立国としての我が国の将来を担う多くの若者が育つことを期待して実施する ものです。また同時に、これらの教育を担う高等学校の先生方にも最先端の科学技術の 実態に触れ、研究の最前線を体験していただく場を設けることにより、学校における理 系教育の推進に役立つ知識や経験を豊かにしていただける機会を提供したいと考えて います。 ２．プログラムの特徴 ＜～先端ハイブリッド工学のノウハウを講座に使用～＞ 本学は工科系の単科大学ですが、その教育・研究には多くの特長があります。 高度に発展し複合化した現代の科学技術の分野では、分野ごとの高度な専門知識ととも に、広範な基礎科学に関する幅広い知識が必要になっています。本学では、従来からの 専門分野ごとに細分化された学科別の教育体系を廃しました。一つの学科の中で多くの 専門分野にまたがる幅広い知識と、特定の分野の高度な専門知識を系統的かつ複合的に 学修できるよう教育課程を体系化しました。これを「先端ハイブリッド工学」教育とし て実践しています。本学の「サイエンス体験プログラム」は、「先端ハイブリッド工学 」が目指す複合教育の実践成果の一部を学校教育の場にも提供し、その理系教育の一助 となることを期待して実施するものです。 また、本学では、専任教員一人あたりの学生が11人という徹底した少人数教育と豊富 な体験型教育プログラムを実施しており、その特長をこのプログラムにも活かしていま す。 iv ３．プログラム提供の形式 ＜～約40の講座を貴校/本学にて実施～＞ 本プログラムでは、本学が有する研究・教育分野から講義、実験合わせて約40のテー マが準備されており、テーマにより貴校あるいは本学で実施できます。また、対象者も 高校生（一部のテーマは中学生）から先生方まで参加いただけるよう幅広く準備してい ます。 本プログラムは、次のような形で提供します。 （１）実施形態：講義または実験 (両方を同時に行うものもあり) （２）場所 ：貴校 (本学教員が出張) または 本学 (高校生が本学に来学) 各題目の上記（１）（２）の区分は、各々の紹介ページに記載してあります。本プロ グラムで提供される個々のテーマを適宜、学校の授業計画に組み込む形でご利用いただ くこともできます。希望に応じて本学で開講、実施する講義・実験に来学の上、参加し ていただくような利用法も可能です。日程は高校からの希望をできるだけ考慮して高校 単位で個別に設定しますが、参加生徒数によっては、複数の高校を合わせて実施するこ ともあります。 ４．申し込み方法等 巻末の申込用紙に必要事項をご記入の上、2015年5月8日(金)までにFAXもしくは郵送 にて下記までお申し込みください。ご不明な点は下記までお問い合わせください。 〒468-8511 愛知県名古屋市天白区久方2-12-1 豊田工業大学 広報・入試室 TEL：052-809-1716, 担当：岸・水谷 FAX: 052-809-1741, E-mail：[email protected] なお、申込み多数の場合、ご希望に添えないことがありますので、あらかじめご了承下 さい。また、受け入れ人数、テーマ等、調整させていただく場合もございます。 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------【ご参考】 ▼本プログラムとは別に、「愛知県 知の探究講座」「オープンキャンパス」で体験授 業を毎年実施しています。 「愛知県 知の探究講座」：7月～12月の土曜日および夏休み期間中 （応募に関する詳細は愛知県にお問い合せ下さい。） 「オープンキャンパス」：5月23, 24日、8月22 , 23 日、9月 12 ,13日 （体験授業を実施するのは8月のオープンキャンパス） ▼高校の先生方にもご参加いただける実習・講習会を毎年実施しています。 「半導体プロセス講習会」：8～9月頃開催予定 ※お問い合せは クリーンルーム TEL:(052)809-1729 貴校の先生方にご案内いただければ幸いです。 ▼一般の方にもご参加いただける講座もご用意しています。 「公開講座」：毎年秋頃開催 ※お問い合せ：広報・入試室 TEL:(052)809-1764 v 題 目 流れの科学 - 乗り物の流体力学 - 講 師 流体工学研究室 田中 周治 教授 テーマ ☑ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施場所 ☑本学 □高校 ☑講義 □実験 対象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：流体力学、航空機、新幹線、乗用車、船舶、流体抵抗、騒音） 所要時間 受入人数 10～50 名 実施形態 1 時間～1 時間 30 分 空気や水のように流動する物質の運動を扱う学理を流体力学（流れ学）と言い ます。本テーマでは、流体力学に関する初歩的な知識について解説した後、航 空機、鉄道車両、船 あるいは乗用車やレーシング・カー等の周りに生じる特徴 的な流れや種々の技術的工夫について、流体力学の立場から平易に講義します ． 題 目 風の正体 講 師 流体工学研究室 瓜田 明 助教 テーマ ☑ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施場所 ☑本学 □貴校 □講義 ☑実験 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：流れの可視化、カルマンの渦列、相似パラメータ） 所要時間 受入人数 5～7 名 実施形態 6～7 時間 円柱や角柱のように、断面形状が流線形では ない柱状の物体を流れ中に置くと、その下流側 に右の円柱後流の可視化写真のような渦列が 形成される場合があります（流れは左から右） 。このような現象はカルマンの渦列と呼ばれ、 風の強い日に送電線等から発生する音の原因 にもなっています。本実験では様々な直径の円 柱を水流中に置き、流速を種々変化させて流れ の可視化実験を行い、渦放出の有無や渦放出が 生じた場合にはその周期を調べます。そして、（ 写真： 流速・円柱直径と渦放出周波数との関係から、円柱後流に形成される種々の流れ模様 水や空気などの流体の運動がどのような条件により決定されるのかを学びます 6 題 目 設計工学入門：工業製品はどのようにして設計されるのか？ 講 師 設計工学研究室 小林正和 准教授 テーマ ☑ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 □実験 実施場所 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：設計） ☑本学 ☑貴校 受入人数 所要時間 60 分~90 分 ～40 名 皆さんの身の回りにはたくさんの工業製品がありますが，そういった製品はど のようにして作られ ているのでしょうか ？本テーマでは大学 3 年生を対象とした 製品企画 初期設計 詳細設計 概念設計 CAEによる評価 講義「設計情報工学 」の内容を基に，工 業製品の設計・生産 プロセスを学習しま 生産 す． 生産設計 試作テスト 題 目 機械工学×電子工学＝メカトロニクス 講 師 機械創成研究室 古谷 克司 教授 テーマ ☑ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 □実験 実施場所 ☑本学 ☑貴校 受入人数 対 象 高校 1～3 年生 所要時間 30 分～1 時間 概 要 （キーワード：アクチュエータ、センサ） メカトロニクスは機械工学と電子工学を融合させた 分野です。今や機械はコンピュータなどを用いた電子 制御技術なしでは動かなくなっています。いろいろな ところにメカトロニクス技術を使うことで毎日の快 適な生活が実現されています。本講義では、いろいろ な機械を題材にして、メカトロニクスの例を説明しま す。 7 10～50 名 題 目 小さな機械の世界 講 師 マイクロメカトロニクス研究室 熊谷 慎也 准教授、佐々木 実 教授 テーマ ☑ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 ☑情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施場所 ☑本学 □貴校 ☑講義 ☑実験 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：小さな機械、加速度センサ、姿勢・軌道測定） 所要時間 受入人数 10 名 実施形態 6 時間 肉眼では分からないくらい小さな機械が、IC 製作技術を応用して作られていま す。マイクロマシンや MEMS と呼ばれています。デジタルシネマやプロジェク タ、車のエアバッグ用センサや万歩計やゲーム機リモコン用センサ、車やロボ ットの姿勢制御に利用されています。本実験では、市販の加速度センサに、簡 単な配線等の工作をして もらいます。実際に動か してみて、どんなセンサ 信号が得られるかを測定 しつつ、どんな使い方が 50m 500m できるかを考えます。 本学で製作した振動型センサの例 題 目 複合により軽くて強い材料を作ろう 講 師 材料プロセス研究室 奥宮 正洋 教授 テーマ ☑ものづくり □ロボット ☑環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 □講義 ☑実験 実施場所 ☑本学 □貴校 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：航空機、軽量化、複合材料） 所要時間 受入人数 3～15 名 2～5 時間 航空機や車などの輸送機器では燃費向上のために軽くて強い材料が必要とされ る場所がたくさんあります。このような材料を作るには２種類以上の材料を複 合することが効果的で，たとえば飛行機では炭素繊維によって強化された複合 材料が機体に使われています。複合材料の強さは，複合する繊維の強さとそれ 以外の部分の強さを使って複合則に よって設計することが出来ます。本 実験では複合則を理解し，複合則を 使って設計された複合材料を実際に 作り，強度評価，破面観察を行なう ことにより複合則の妥当性について 検討を行ないます。 8 題 目 廃熱から電気を生み出す固体材料 講 師 エネルギー材料研究室 竹内教授 テーマ ☑ものづくり □ロボット ☑環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施場所 ☑本学 ☑貴校 ☑講義 ☑実験 対 象 高校１年生〜３年生 概 要 （キーワード：熱電材料、熱電発電素子，電子のエネルギー） 所要時間 受入人数 10～40 名 実施形態 １時間〜１時間３０分 金属や半導体などの固体材料の中では，伝導電子が動き回り，電荷を運ぶと同 時に，運動エネルギー（熱）も運んでいます．この特徴を利用すると，温度差 から電力を生み出すことや， 冷凍機として 利用することができます．本講義では，実際の材 料を用いて，金属や半導体で観測される熱と電気 を相互に変換する熱電現象を体験してもらいま す．また，熱電現象が生じる物理的機構を簡単に 説明するとともに，熱電現象を利用した応用につ いて，その現状，問題点，今後の発展性，および ，波及効果を説明します． 題 目 ミクロに眺めた高分子の世界： - 偏光板を作成し、その原理を分子レベルから理解しよう – 講 師 極限高分子材料研究室 田代 孝二 教授 テーマ ☑ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 ☑実験 実施場所 ☑本学 □貴校 対 象 高校 2～3 年生 概 要 （キーワード：高分子、機能性、構造、分子運動） 所要時間 受入人数 ～10 名 1～2 日 液晶画面の綺麗な色や３次元立体映像は偏光板を利用しています。このコー スでは実際に偏光板をつくることから始め ます。そして、偏光板の中で高分子鎖がど のように集合しているのかを分子レベルか ら調べるとともに、偏光板によって光がど う作用されるのか、また液晶カラー画面や ３Ｄ立体画像が何故見えるのかを詳しく調 べてみようと思います。 9 題 目 物質の「第 4 状態」であるプラズマの話 講 師 原 民夫 特任教授 テーマ ☑ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施場所 ☑本学 □貴校 ☑講義 □実験 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード： 炎、雷光、プラズマテレビ、プラズマジェット） 所要時間 受入人数 10～50 名 実施形態 1～2 時間 物質の状態には、固体・液体・気体の３態の他、プラズマという第 4 の状態 があります。宇宙では物質の 9 割以上がプラズマ状態にあります。最近プラズ マテレビも市販されるようになりました。講義では、プラズマとはどのように して発生できるのか、どんな性質を持っているのか、私たちの生活にどう役に 立つのかを説明します。 題 目 かたちのデザイン 講 師 固体力学研究室 下田 昌利 教授 テーマ ☑ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ ☑本学 □高校 受入人数 □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 ☑実験 実施場所 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：設計，デザイン，最適なかたち，感性） 所要時間 10～30 名 3 時間程度 携帯電話や自動車等の工業製品は形によって強さや美しさ，使い勝手は大きく 変わります。環境の観点からも形は重要です。最適な形をコンピュータがデザ インする最適設計の技術も実用化されるようになってきています。形の奥にあ る力学に触れ，最適な形のデザインを生物の不思議な形や力学を交えて学んで みましょう。また，製品の変形や強度試験を行い，強さや壊れ方を実際に観察 してもらいます。 10 題 目 科学と化学 −日常生活から最新の研究まで− 講 師 触媒有機化学研究室 本山 幸弘 教授 テーマ ☑ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 □実験 実施場所 ☑本学 □貴校 対 象 高校 1〜3 年生 概 要 （キーワード：環境，触媒，グリーンサスティナブルケミストリー，元素戦略 所要時間 受入人数 ～20 名 1 時間〜1 時間半 ） 本講義では，現代社会が抱える環境やエネルギー，資源枯渇問題を概観した後 に，身近な言葉である「温室効果ガス」,「基盤電源 」,「オゾン層破壊」,「内分泌撹乱物質(環境ホルモ ン)」，またアメリカで提唱された「グリーンサステ ィナブルケミストリー(環境にやさしいものつくり の化学)」や日本で提唱された「元素戦略」について 解説すると共に，みんなで軽い討論を行います．さ らに環境負荷を減らすための重要な要素の１つとな っている「触媒」について，ノーベル化学賞などを 中心に紹介します． 題 目 リニアの原動力！超伝導の世界 講 師 物質工学分野 荒川 修一 助教 テーマ ☑ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 □講義 ☑実験 実施場所 ☑本学 □貴校 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：高温超伝導、磁気浮上現象、ゼロ抵抗） 所要時間 受入人数 3～8 名 2 時間～3 時間 30 分 -180℃以下で超伝導体となる YBa2Cu3O7 セラミックスを作製し、超伝導現象を 観察します。具体的には、数種類の原料粉末を混合し、成形した後、930℃の温 度で化学反応・焼結をさせて作製します。 （時間の都合で、焼結は説明だけとな ります。）また、超伝導物質を液体窒素中に 浸して冷却し、永久磁石がその上で宙に浮く 様子を観察します。超伝導物質の温度を室温 から徐々に下げていき、電気抵抗の温度変化 を調べるとともに、電気抵抗が-180℃以下の 温度でゼロとなる超伝導現象を観察するこ とも、所要時間次第で可能です。 11 題 目 強力超音波でものづくり 講 師 恒川 好樹 特任教授 テーマ ☑ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 □実験 実施場所 ☑本学 □貴校 受入人数 所要時間 1 時間 30 分 ～40 名 対 象 高校 1～3 年生 概 要 人間の耳には聞こえない超音波は、こうもりやいるか達が利用するだけではなく 、 人間も結構使っています。有名なのは魚が沢山いるかどうかを調べる魚群 探知機や健康診断に使う超音波診断です。ところが最近になって、超音波でもの づくりが始まりました。切ったり（切断）、張ったり（溶接）、曲げたり（塑性加 工） 、溶かしたり（鋳造）です。その一端を最近の研究データに基づいて紹介し ます。下の写真は、普通に溶かしたアルミニウム合金（左側）が、超音波を掛 けると右のように細かいミクロ組織なってしまう例です。 題 目 ロボットの未来を拓く制御理論 講 師 制御システム研究室 成清 辰生 教授 テーマ □ものづくり ☑ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 □実験 実施場所 ☑本学 ☑貴校 対 象 高校 2 年生以上 概 要 （キーワード：制御理論、ロボット、バイオミメティックス） 制御理論・技術は自動車や家電製品など多くの身近な製品に用いられている技 術です。ヒューマノイドロボットが人のように歩くことができ、宇宙ロケット が正確に目標の軌道に乗ることができるためには、制御理論・技術の果たす役 割が非常に大きいのです。この講義では、この制御理論の意義とその役割を基 礎的な概念を用いて平易に解説します。また、具体的な事例として下図に示す 単脚跳躍ロボット（左） 、宇宙ロボット（中）および Snakeboard（右）などの運 動制御をビデオやアニメーションを用いて紹介します。 所要時間 12 受入人数 ～20 名 50 分～1 時間 30 分 題 目 制御理論体験 ～鉄球がプカリと浮かび、自在に漂う～ 講 師 制御システム研究室 成清 辰生 教授、川西 通裕 准教授 テーマ □ものづくり ☑ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 ☑実験 実施場所 ☑本学 □貴校 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：制御理論、磁気浮上、倒立振子） 所要時間 受入人数 ～10 名 6 時間 制御理論に関する基礎的な講義の後、制御理 論の意義と有用性を示す実験を行います。左図 に示す磁気浮上実験装置を用いて、鉄球を目的 の位置に静止させる 制御実験を行います 。また、回転する棒 の先に取り付けられ た倒立振り子(右図) を用いた実験を行い、制御理論を用いて簡単に棒立て が実現できることを体験します。 題 目 どう動く? 制御システムのシミュレーション 講 師 制御システム研究室 川西 通裕 准教授 テーマ □ものづくり ☑ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 ☑実験 実施場所 □本学 ☑貴校 対 象 高校 2 年生以上 概 要 （キーワード：制御理論，シミュレーション，CAD） 所要時間 受入人数 20 名程度 1 時間 30 分～2 時間 制御システムは，車や飛行機，エアコン，エレベータなど身近なところから， ロケットやロボットなどのハイテク製品まで，至る所で使われている技術です ．本講義（実験）では，無償で使用することができるパブリックライセンスの 高機能な数値計算ソフトウエ ア Scilab／Scicos をパソコンに インストールして，実際の制御シ ステム設計の「いろは」を体験し ます． [注意] 受講者各１名につき1台 ，新たにソフトウエア（約140MB ）をインストールできるパソコ ンが必要になります． 13 題 目 高校物理で電気自動車を動かそう 講 師 電磁システム研究室 藤﨑 敬介 教授 テーマ □ものづくり □ロボット ☑環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施場所 ☑本学 ☑高校 10～50 名 実施形態 ☑講義 □実験 受入人数 対 象 高校 2～3 年生 概 要 （キーワード：モータ、電磁気、電気、微分方程式、ベクトル、行列） 45 分～1 時間 所要時間 電気自動車をはじめモータが幅広く 使用されています。ここでは、モータ が電気を通して回転する原理を、高校 の物理（主に電磁気）を用いて説明し ます。合わせてモータの最先端の研究 に、高校で習う理科・数学がどのよう に関わっていくかについても述べる ことにします。 図.モータ鉄心の磁束密度分布 題 目 エンジンを動かす”熱力学” 講 師 高野 孝義 特任准教授 テーマ □ものづくり □ロボット ☑環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 ☑実験 実施場所 ☑本学 □貴校 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：熱エネルギー、エンジン、エネルギー変換） 所要時間 受入人数 8～10 名 1 時間 30 分～3 時間 私達が必要とする電力を生み出すことなど、私達の生活を豊かにするために熱 エネルギーから有用な力学的仕事を取り出すしくみが熱機関です。自動車用エ ンジンの場合を例として、燃料の化学エネルギーとは何か、エンジンにはどれ だけの熱エネルギーが供給されるか、熱エネルギーをもらった空気はどれだけ の力でピストンを押すか、 ピストンは外部へどれだ けの仕事をするか、などに ついて、実験を含めて考察 を進め、エネルギー保存則 吸気 圧縮 燃焼 排気 図．ガソリンエンジンの動作原理 や熱エネルギーの変換に ついて理解します。 14 題目 火，炎，燃焼・・・・・燃焼の科学 講 師 熱エネルギー工学研究室 武野 計二 教授 テーマ □ものづくり □ロボット ☑環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形 ☑講義 ☑実験 実施場所 ☑本学 □貴校 受入人数 ～20 名 態 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：エネルギー、燃焼、熱流体力学、物理計測、バーナ） 所要時間 2～3 時間 燃焼（火炎）の利用は約 50 万年前に狩りや調理において始まり，動力機関の出現 によって文明は大きく変化します。このように火の利用は人類の歴史そのもので あり，人類だけが有する優位性と言えます。今回は，皆さんお馴染みのブンゼン バーナやローソクを対象として，火炎の物理的メカニズムを理解し，実際に様々 な火炎をつくって温度分布や排気ガス組成，さらに特殊な光学装置やカメラによ り温度分布計測を試みます。身の回りの火炎を見る目が変わると思います。 題 目 電池の中をのぞいてみよう 講 師 材料プロセス研究室 奥宮 正洋 教授 テーマ ☑ものづくり □ロボット ☑環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 □実験 実施場所 ☑本学 ☑貴校 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：燃料電池、バッテリー、電気化学） 所要時間 受入人数 10～80 名 50 分～1 時間 30 分 テレビのリモコンに入れる乾電池，携帯電話や電気自動車のバッテリ，FCV(燃 料電池車)や家庭用エネファームの燃料電池、太陽光で発電をする太陽電池など 我々の周りにはたくさんの種類の電池があ ります。まずはそれぞれの電池がどのような 仕組みで電気を生み出しているのかを，電池 の中身をのぞいてみることで勉強してみま しょう。そして，電池はいつごろに開発され てどのように改良されてきたのか，この先電 池はどのようになっていくのかについても 考えてみましょう。 15 題 目 身近でクリーンなエネルギー、太陽光発電 ①植物から作る太陽電池、②太陽電池を使いこなす 講 師 半導体研究室 大下 祥雄 教授、小島 信晃 助教 テーマ □ものづくり □ロボット ☑環境･エネルギー □ナノ ☑光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 □講義 ☑実験 実施場所 ☑本学 □貴校 受入人数 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：太陽電池、植物色素、地球温暖化） 10～20 名 3～6 時間 所要時間 環境にやさしいクリーンなエネルギー源として期待される太陽電池。太陽電池 の発電の仕組みと、クリーンエネルギー開発の重要性を学びます。以下の２つ の実験コースが選べます。①植物から作る太陽電池：植物色素を使った新型太 陽電池を、自分で作って発電してみます。②太陽電池を使いこなす：太陽電池 の基本的な特性を測定し、太陽電 池・燃料電池を組み合わせた実験 キットで電気エネルギーの変換と 利用について学びます。 （左図）ブルーベリーの色素を使 った太陽電池 題 目 再生医療とがん治療 講 師 物質工学分野研究室 高分子ナノ複合材料担当 岡本 正巳 准教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー ☑ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 ☑実験 実施場所 ☑本学 □貴校 対 象 高校 2 年生～高校 3 年生 概 要 （キーワード：再生医療、がん治療、高分子） 所要時間 受入人数 ～10 名 50 分～2 時間 今日，ヒトゲノムの解明をはじめ分子生物学の発展，バイオテクノロジーの革 新，されにナノテクノロジーによるマテリアルサイエンスの躍進がバイオマテ リアルの研究分野とその応用分野をきわめて広汎なものにしています．今日注 目されている再生医療・組織工学においては優れた機能を有するバイオマテリ アルの創製に大きな期待が寄せられており，再生医療を支える基盤技術となっ ています．再生医 療分野における「 足場」材料の開発 ，がん治療の研究 について解説しま す． 16 題 目 光触媒でエネルギー問題に挑む！ 講 師 量子界面物性研究室 山方 啓 准教授 テーマ □ものづくり □ロボット ☑環境･エネルギー ☑ナノ ☑光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 □講義 ☑実験 実施場所 ☑本学 □貴校 受入人数 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：光触媒、環境浄化、クリーンエネルギー） 4～10 名 4 時間 所要時間 ある種の金属が酸化してできた粒子に光を照射すると、電子と正孔が生成し、 これらは様々な化学反応を引き起こすこ とができます。この粒子のことを光触媒と 呼び、水から水素燃料を製造したり、有害 汚染物質を分解して無害化できるので最 近特に研究が進んでいます。 ここでは、食品添加物や白色顔料としても 良く用いられている酸化チタンという“粉 ”を使って有機物を分解したり、水から水 光を使って水から水素を製造できます 素を製造する実験を行います。 題 目 ナノ世界の電子；その魅力と威力 エレクトロニクスと量子力学の接点を探る 講 師 ナノ電子工学研究室 榊 裕之 教授、大森 雅登 研究員 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー ☑ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施場所 ☑本学 ☑貴校 ☑講義 □実験 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード: 電子の粒子性と波動性、半導体ナノ構造とエレクトロニクス、 所要時間 受入人数 40～50 名 実施形態 40 分～100 分(任意) トランジスタと量子力学、21 世紀の世界と科学技術） 量子力学は、私達が日常的に経験する世界とは異なる極微の世界を支配する 基本原理と考えられてきましたが、私達が日々使っているトランジスタやレー ザにおいて、その心臓部分の動作にも大きな影響を与えています。 本講義では、パソコン用の LSI、衛星放送受信器用の高速トランジスタ、DVD 用 の半導体レーザの内部に作り込まれた種々のナノ構造を具体例として、電子の 量子力学的な振舞いの面白さと大切さを紹介します。 また、人類が現在面している諸課題の解決に科学技術はどんな貢献をなしえる のかを考えるために、いくつかの素材を提供します。 17 題 目 夢の素材－カーボンナノチューブとグラフェン 講 師 表面科学研究室 吉村 雅満 教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー ☑ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施場所 ☑本学 ☑貴校 ☑講義 □実験 対 象 中学 3 年生～高校 3 年生 概 要 （キーワード：カーボンナノチューブ、グラフェン、ナノテクノロジー） 所要時間 受入人数 50 名程度 実施形態 50 分～1 時間 30 分 カーボンナノチューブ(CNT、左図)やグラフェン（中央図）は、炭素原子が蜂 の巣状の配列した構造から成ります。CNT は直径がナノメートルサイズで長さ が数 cm に至り、未来の配線材料や機能材料として期待されています。また、 グラフェンは 2010 年にノーベル物理学賞が与えられました。講義ではこれら物 質の作製法や特性などの基礎知識を学習し、最新鋭ナノロボットを用いて CNT 一本を操る技術(右)についてもビデオ画像によりビジュアルに解説します。 題 目 カーボンナノチューブの合成実験 講 師 表面科学研究室 吉村 雅満 教授 テーマ ☑ものづくり □ロボット □環境･エネルギー ☑ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 □講義 ☑実験 実施場所 ☑本学 □貴校 対 象 中学 3 年生～高校 3 年生 概 要 （キーワード：カーボンナノチューブ、ナノテクノロジー） 所要時間 受入人数 10 名程度 50 分～1 時間 30 分（応相談） 宇宙エレベータの素材としても期待されているカーボンナノチューブはどうや って作られるのでしょうか？ 本実験では、ナノサイズの触媒金属を種として 成長する方法によりカーボンナノチューブを合成し、その形状を電子顕微鏡や 水玉を滴下して評価します。講義と組み合わせることも可能です。 垂直配向したカーボンナノチューブ カーボンナノチューブは水玉をはじく 18 題 目 高性能顕微鏡を用いたミクロ〜ナノ構造の観察 --- Seeing is believing! --- 講 師 表面科学研究室 吉村 雅満 教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー ☑ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施場所 ☑本学 ☑貴校 ☑講義 ☑実験 対 象 中学 3 年生～高校 3 年生 概 要 （キーワード：ナノテクノロジー、電子顕微鏡、プローブ顕微鏡） 所要時間 受入人数 10 名程度 実施形態 50 分～1 時間 30 分（応相談） 一般の光学顕微鏡では観察が困難である微細構造を、電子の目を用いて観察し 、 『ミクロ～ナノ構造の不思議』を体験します。具体的には、昆虫の羽根、植物 、髪の毛、ペットボトル、DNA、タンパク質などのミクロ構造から、鉛筆の芯 に用いられるグラファイト表面の原子配列を観察します。 題 目 ミクロな世界の物理 ～統計力学・量子力学とは～ 講 師 量子界面物性研究室 神谷 格 教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー ☑ナノ □光 □情報･通信 ☑工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 □実験 実施場所 ☑本学 ☑貴校 対 象 高校 2～3 年生 概 要 （キーワード：統計力学、量子力学、物理） 所要時間 受入人数 ～100 名 2 時間 ２０世紀の物理学の大きな成果に量子力学や統計力学があります。 元々これらの学問は基礎的な物理学で日常とは無関係と考えられていましたが 、現在では、実際の電子デバイスへの応用は勿論、化学や生物、それどころか これらの考え方は社会科学でも利用される事があります。 量子力学は微小な物質には粒子性と波動性があるという仮説から出発し、高 校数学で習う行列の固有値等で状態が決まる世界。 同じ物質であっても微細 になると異なる性質が出現する事が説明されます。 一方、統計力学は物質の 状態というのは確率・統計で決定され、熱力学で習うエントロピー等の基礎的 な理解を進めてくれる学問です。 放っておくと部屋は散らかる一方である事 も数学的に説明してくれます。 本講義では、大学で習うこうした学問を概説します。 解できている事が理解を助けます。 19 高校数学が一通り理 題 目 ナノテクノロジーで繋ぐ科学 ～境界領域の微視科学～ 講 師 量子界面物性研究室 神谷 格 教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー ☑ナノ ☑光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施場所 ☑本学 ☑貴校 ☑講義 □実験 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：ナノテクノロジー（ナノテク）、量子力学、光電子物性） 所要時間 受入人数 5～50 名 実施形態 2 時間 「ナノテク」は定義では nm オーダーの物質を扱う技術全てを含みますが、 例えば、 １）小さいために集積化が可能と云ったスケールメリットを利用したもの、 ２）nm オーダーにする事によって現れる特徴ある現象・性質を利用したもの 、 ３）２）の中でも特に量子効果を用いたもの、 と云った分類が可能です。こうした多種のナノテクの特徴を概説し、特に半導 体ナノ構造で現れる量子効果（量子力学 に絡んだ現象）を紹介します。 写真： 有機分子、半導体ナノ粒子の蛍光 。量子力学が絡んでいます。 題 目 英語で学ぶ大学の物理・化学 講 師 量子界面物性研究室 神谷 格 教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー ☑ナノ ☑光 □情報･通信 ☑工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 □実験 実施場所 ☑本学 ☑貴校 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：理工英語、大学レベルの物理・化学） 所要時間 受入人数 5～40 名 2 時間 「英語が苦手なので理工系へ」などと思っていると大変な事になります。 実は多くの場合理工系の方が文科系よりも英語が必要とされます。 特に４年 生以降研究室に配属されると読むべき文献は殆ど英語、また、装置のマニュア ル等も多くは英語、国際会議の発表や論文発表は全て英語です。 早めになれておく事が大切。 大学の初期段階から数学・物理・化学等は英 語のテキストを使っておくと有利です。 多くの大学では学生は自主的に英語 の文献を用いての勉強会を開いています。 本講義では、そうしたテキストを取り上げ、大学教養レベルの物理もしくは 化学の勉強をする事を体験して頂きます。 また、希望により、英語での簡単な討論や作文等の指導も可能です。 20 題 目 光ファイバを作ってみよう！ 講 師 光機能物質研究室 大石 泰丈 教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ ☑光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 □講義 ☑実験 実施場所 ☑本学 □貴校 対 象 高校 2 年生以上 概 要 （キーワード：光通信、光ファイバ、レーザー） 所要時間 受入人数 ～5 名 2～3 日 光ファイバは今や家庭にまで引かれるようになりました。また、光ファイバ は情報を運ぶだけでなく、レーザーなど光源、医療や計測など皆さんの身の回 りで幅広く使われています。このプログラムでは、皆さんに実際に“マイ”ガ ラスや“マイ”光ファイバをつくり、レーザー発振実験などを行ってその基本 原理を学んでいただきます。 光ファイバの作製例 光ファイバ作製装置 レーザー発振実験 題 目 レーザ光を使って距離を測ってみよう 講 師 光機能物質研究室 鈴木 健伸 准教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ ☑光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 □講義 ☑実験 実施場所 ☑本学 □貴校 対 象 中学 3 年生～高校 3 年生 概 要 （キーワード：回折、コヒーレンス） 所要時間 受入人数 2～8 名 1日 レーザは様々な機器に搭載され、我々の生活になくてはならないものになって います。レーザ光の特徴の一つであるコヒーレンス（可干渉性）を使った応用 の一例として光計測があります。この実験では、左図に示すような 2 本のスリ ットを自作し、こ のスリットを通 過したレーザ光 のパターンから 光を使った距離 の計測を行いま す。 21 題 目 光とは何だろう？ ～光の不思議と、光を用いた科学技術の最先端～ 講 師 フロンティア材料研究室 齋藤 和也 教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ ☑光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施場所 ☑本学 ☑貴校 ☑講義 □実験 対 象 中学 3 年生～高校 3 年生 概 要 「光とは何だろう？」 ・・・あまりにも素朴なこの質問を真剣に考えてみたこと 所要時間 受入人数 40 名 実施形態 1～2 時間 はあるでしょうか？「身の回りのことを不思議に思う力」は、これから科学を 志す人にはとても重要なのです。実は、２０世紀の物理学に革命を起こした量 子力学や相対性理論の構築にも、 「光とは何か」という問いかけは重要な役割を 果たしているのです。そして、光の性質をうまく利用して、光通信や光メモリ ー、ディスプレイや光センサーなどの様々な光技術が生まれ、現在でも多くの 研究開発が行われています。この講座を通じて、科学 する心（おどろき、ときめき 、ひらめき）の一端でもお伝 えできれば嬉しいです。 超高出力レーザー用ファイバの 断面 近視野像 題 目 光と電子をつなぐもの 講 師 大澤 潤 特任准教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ ☑光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 □実験 実施場所 ☑本学 □貴校 対 象 高校 3 年生 概 要 （キーワード：デバイス、光電変換、半導体） 所要時間 受入人数 10～20 名 1 時間～1 時間 30 分 波と粒子———ミクロの世界では光も電子も２つの顔を持っている。光と電子の仲 を取り持つ格好の材料が“半導体” 。ミクロの世界で起きる現象を理解して、半 導体を使いこなせば、小さくて便利なスグレモノを作ることができる。身の回 りで活躍している光と電気に関連するデバイス（素子）を例 にして、その基本的なしくみに迫ります。 光も電気も、エネルギーと情報の担い手。情報を加工したり 蓄えたりするのは電気が得意。一方、光は明かりにもなれば 、情報の運び手にもなる。そこで必要になるのが、光から電 気、電気から光への変換。最近話題の LED、太陽電池、光セン サーのはたらきを少しだけのぞいてみましょう。 22 題 目 誤りを訂正してみよう 講 師 情報通信研究室 松井 一 准教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 ☑情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施場所 ☑本学 ☑貴校 ☑講義 □実験 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：誤り訂正符号、ハミング符号、情報、ビット） 所要時間 誤り訂正符号 は DVD や携帯電話 などのデジタル機 器で使われており、 送りたい情報 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 ０と１からなる情 受入人数 2～40 名 実施形態 1 時間～1 時間 30 分 1 0 1 1 1 0 ⇒ 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 冗長ビット 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 報をキズや干渉などのさまざまな誤り（エラー）から守る働きを持ちます。講 義では、最も簡単なハミング符号を扱いますが、ただ仕組みを聞くだけではな く、自分の生年月日をビットに変換して符号化してみることにより、実際に手 を動かして具体的に理解することを目標としています。また誤りを加えても正 しく訂正できるところまでやってみて、授業で習った行列や多項式が実社会に 応用されていることを実感できるようにします。 題 目 ネットワーク社会の基盤技術を知る 講 師 情報技術研究室 鈴木 峰生 教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 ☑情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 □講義 ☑実験 実施場所 □本学 ☑貴校 対 象 高校 3 年生 概 要 （キーワード：Web、ホームページ、サーバ、インターネット、OS） 所要時間 受入人数 ～10 名 3～4 時間 今日のネットワーク社会の様々なサービスの基盤の一つに Web ページ（ホーム ページ）の技術があります。この技術で我々は、マウスでクリックするだけ、 あるいは画面をタップするだけで情報をどんどん追い求めることが出来るよう になりました。そこで、このサービスを提供するコンピュータとネットワーク をみんなで作成してネットワーク社会の起源を確認します。 [注意] 実施に当たっては UNIX とい う OS を利用します。この OS 等をイン ストールして、入っていたデータをす べて消してもよい PC（x86 ベース）人数分と、LAN 環境接続を用意していただく必 要があります。 23 題 目 ＤＶＤにキズをつけてみよう 講 師 情報通信研究室 松井 一 准教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 ☑情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施場所 ☑本学 ☑貴校 ☑講義 ☑実験 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：誤り訂正符号、リード・ソロモン符号、冗長、バイト） 所要時間 受入人数 2～20 名 実施形態 1 時間～1 時間 30 分 CD や DVD にカッターで傷をつけても、多くの場合正しく再生されることを 実験します。円周に対し垂直方向の傷に強いこと、円周方向の傷には弱いこと 、またある程度以上の傷では再生できなくなることを確認します。これらの性 質が誤り訂正符号、特にバイト単位のリード・ソロモン符号によるものである ことを解説します。 題 目 論理的に物事を考えることはどういうことか？ 講 師 知能数理研究室 佐々木 裕 教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 ☑情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 □実験 実施場所 対 象 高校 3 年生 概 要 （キーワード：推論、演繹） ☑本学 ☑高校 所要時間 受入人数 10～20 名 1 時間程度 人工知能を実現する上で、人間が行なっている論理的思考とはどういうものか を理解する必要があります。そこで、ここでは論理学をもとにして、３段論法 のような論理的な思考を実現する方法について紹介します。 ３段論法とは、 「ソクラテスは人間である」「人間は死すべきものである」の２ つから、 「ソクラテスは死すべきものである」を導くことだと一般には説明され ています。本講義では、もう少し踏み込んでこれらを記号的にどう表現して、 その記号の意味をどのように定義するのかについて紹介します。具体的には真 理値表を用いた推論や推論規則を用いた推論について、例題を使いながら紹介 していきます。 24 題 目 携帯電話とスマホのしくみ 講 師 電子デバイス研究室 岩田 直高 教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 ☑情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施場所 ☑本学 ☑貴校 受入人数 所要時間 60 分~90 分 10～60 名 実施形態 ☑講義 □実験 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：携帯電話、スマートフォン、電波、通信、半導体デバイス） 生活に欠かせない携帯電話やスマートフォンのしくみを学びます。なぜつなが るのか？どうして遠くの人と話ができるのか？携帯電話の中身はどうなってい るのか？の疑問を解消します。使われている半導体デバイスも説明します。 題 目 コンピュータ将棋の中身を知る 講 師 知能数理研究室 三輪 誠 准教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 ☑情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 □実験 実施場所 ☑本学 ☑高校 対 象 高校 1～3 年生 概 要 （キーワード：機械学習、探索、コンピュータ将棋） 所要時間 受入人数 10～20 名 1 時間程度 コンピュータ将棋は、近年、団体戦で現役プロ 棋士に勝ち越すなど、トッププロに迫る強さに なってきています。このような強い将棋を指す プログラムは、どのような考え方で作られ、ど のように学び、考えて、動いているのでしょう か？また、このような賢いプログラムを作るに は、何が必要なのでしょうか？その中身につい 将棋レボリューション激指 13 ©毎日コミュニケーションズ てお話しします。プログラミングの知識や経験は特に必要ありません。 25 題 目 エレクトロニクスの基本！電磁気学 講 師 情報記録機能材料研究室 粟野教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー ☑ナノ ☑光 ☑情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施場所 ☑本学 ☑貴校 ☑講義 ☑実験 対 象 中学 1 年生～高校 3 年生 概 要 （キーワード：磁石、モータ、電磁波、マイクロ波、光、X 線、ＨＤＤ、ＤＶＤ 所要時間 受入人数 8～40 名 実施形態 1 時間 ） 魔法が使えたら面白いと思いませんか？ 実は電磁波は目に見えないので電磁 気現象は魔法のように見えます。無限の彼方、宇宙の果てを電波で探索したり 、ナノサイズの領域に電磁波を使って情報を書き込んだり（パソコンの中のハ ードディスクやＤＶＤ）、電磁波は大活躍 しています。また、最近ではナノサイズ構 造体を使ってハリーポッターの透明マン トを作ってみようという挑戦もなされて います。 面白実験を交えて電磁気につい て学んでみませんか？ 地球は磁石 電子も磁石 題 目 金属箔の電位と電場 講 師 竹内 秀夫 特任教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 ☑工学基礎(理工英語など) 実施形態 □講義 ☑実験 実施場所 ☑本学 □貴校 対 象 高校 2～3 年生 概 要 （キーワード：等電位線、電気力線） 所要時間 受入人数 4～8 名 1 時間 30 分～2 時間 金属箔に正負の電極を取り付けて直流電源か ら電流を流すと、オームの法則に従って箔に電 場および電位の分布ができます。ここでは、家 庭用アルミホイルを円形に切り取った箔に電 流を流してできる等電位線を、検流計に取り付 けたテスター棒により調べ、電場の様子を明ら かにします。この実験では、鏡像法を用いるよ うに電極が配置してあるため、金属箔の電気伝 導度を求めることができます。 参考文献： 「等電位線の実験」の一方法, 荒川泰二, 竹内秀夫著, 日本物理教育 学会誌 第 31 巻第 1 号(1983) 37-40. 26 題 目 低温の物理（理論と実験） 講 師 物質工学分野 高野 健一 教授，竹内 秀夫 特任教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 ☑工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 ☑実験 実施場所 ☑本学 □貴校 対 象 高校 2～3 年生 概 要 （キーワード：低温、液体窒素、超伝導） 所要時間 受入人数 2～4 名 1 時間 30 分～2 時間 室温から温度が下がっていくと、空気中の酸素や窒素も気体から液体に変化し ます。日常生活における室温との違いとして、ものの硬さの変化、体積の変化 、電気抵抗の変化などがあげられます。特に、液体窒素温度で超伝導体になる 物質（高温超伝導体）が 20 世紀後半に発見されて大きな注目をあびています。 ここでは、日常と異なる低温の世界について、物理学ではどのように理解でき るかを解説し、実際に液体窒素を用いて、ものの硬さの変化や高温超伝導現象 の観察を含めていくつかの実験を行ないます。 題 目 液体の形はどのように決まるのか 講 師 物質工学分野 栁瀬 明久 准教授 テーマ ☑ものづくり □ロボット □環境･エネルギー ☑ナノ □光 □情報･通信 □工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 □実験 実施場所 ☑本学 ☑貴校 対象 高校 2～3 年生 概 要 （キーワード：界面、分子間力、表面張力、毛管現象、ぬれ） 所要時間 受入人数 ～20 名 90 分程度 スペースシャトルの船内で水はどうして球に近い形になるのでしょうか。ガ ラス容器に水を入れると水面はガラスに接触したところでかなり盛り上がりま す。一方、テフロンコーティングされているフライパンの上では水は球に近い 形になります。何が水の形を決めているのでしょうか。逆に、板の上で水の薄 い膜を作るにはどうしたらよいのでしょうか。これらの問題は、分子と分子の 間にはたらく引力を考えることで理解することができます。また、このような 問題は、日常生活のみならず「ものづくり」の現場においても非常に重要です 。界面と分子間力についての基礎的な内容を紹介します。 27 題 目 日常の中の有機化学 －フッ素コートのフライパンはなぜこびりつかないのか－ 講 師 大野 正富 非常勤講師 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 ☑工学基礎(理工英語など) 実施形態 ☑講義 □実験 実施場所 ☑本学 ☑貴校 受入人数 対象 高校 2～3 年生 概 要 (キーワード：有機化学、物質、身の回りの化学） 20～80 名 2 時間 所要時間 「化学」は物質を中心に取り扱う学問ですが、とりわけ「有機化学」は我々の 日常に多かれ少なかれ関わりをもっています。これは生命活動で多くの有機分 子が働いていること、また社会生活でも有機材料を大いに利用していることか らもうなずけます。 この集中講義では、まず有機分子の成り立ちを論理的 グラフェン に理解します(大学の講義を先取りして混成軌道を使って 丸める 考えてみます)。その一つの簡単なモデル実験として、透 明シートを使って、多様なカーボンナノチューブの構造が カーボンナノチューブ できることを確かめましょう(直径も推定してみます)。 さらに、ここで学んだ知識を元に、分子の相互作用の仕方を日常の具体的な例 を用いて学習します。例えば、 「フッ素コーティングしたフライパンで料理する となぜこびりつかないのか？」 、分子レベルで考察してみましょう。 題 目 Mathematica の世界へ 講 師 設計工学研究室 小林正和 准教授 テーマ □ものづくり □ロボット □環境･エネルギー □ナノ □光 □情報･通信 ☑工学基礎(理工英語など) 実施形態 □講義 ☑実験 実施場所 ☑本学 □貴校 対 象 高校 2～3 年生 概 要 （キーワード：数学，Mathematica，コンピュータグラフィックス） 所要時間 受入人数 ～10 名 3~4 時間 Mathematica は，Wolfram Research 社が開発した，数式処理，数値計算，構 造化データの処理，グラフィックスなどを同一環境で手軽 に扱える，コンピュータによる数学の統合的なシステムで す．本テーマでは，Mathematica を用い てフラクタルやカオス，セルオートマト ン，コンピュータグラフィックスの基礎 を学習します． フラクタルの例 28 CG の例 題 目 半導体プロセス 実習・講習会 講 師 マイクロメカトロニクス研究室 実施形態 ☑講義 ☑実験 対 象 技術者、高校・大学の教員 概 要 （キーワード：半導体、製造方法、クリーンルーム、シリコン） 実施場所 佐々木 実 教授ほか ☑本学 □貴校 所要時間 受入人数 約 10 名 1日 2015 年度の夏は、キャンパス建て替えによりクリーンルームを新しく建築し 移設します。このため、毎年開催している半導体プロセス 実習・講習会は開催 しません。代わりに、1 日で行う小規模な講習会を検討しています。身近なハイ テク製品の鍵となる素子が、さまざまな技術と装置を用いて作られていること を、実物に触れて理解できるように企画します。 内容の詳細と実施要領は、本学ウ ェブサイト掲載のスケジュールお よび参加申込書、ならびにナノテ クノロジープラットフォーム（設 備共用）事業の本学ウェブサイト をご参照下さい。 29 FAX（０５２）８０９－１７４１ 豊田工業大学 広報・入試室 行 〆切：5月8日（金） サイエンス体験プログラム2015 申込日 2015年 月 高校名 申込書 日 立 高等学校 校長名 キ リ ト 担当者名 役職名 住所 〒 - リ TEL セ ン 連絡先 （ ） － FAX E-mail 希望日 希望時間 第1希望： 第2希望： AM/PM 月 月 ： 日（ 日（ ～AM/PM 年 （ 時間程度 クラス(理数科クラス、SSHクラスなど) 人数 テーマ ： ） 学年 実施場所 ） ） 名 高校 or 豊田工業大学 どちらかに○ 希望のテーマに○を付けてください。 ・ものづくり その他、希望がありましたらご記入ください。 ・ロボット ・環境・エネルギー ・ナノ ・光 ・情報・通信 ・工学基礎（理工英語等） 【注意事項：必ずお読みください】 ・受け入れ規模、内容によってはご希望に添えない場合があります。あしから ずご了承ください。 30 豊田工業大学サイエンス体験プログラム 2015年4月 理系教育連携委員会発行 〒468-8511名古屋市天白区久方2-12-1 豊田工業大学 広報・入試室 TEL:052-809-1716 FAX:052-809-1741 31
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