化学物理工学科の2年生は化学と物理に関わる多くの実験を履修します。エネルギー、新素材、環境の3つの分野の研究活動に不可欠な多くことを学びます。2020年度は実験テーマの一部をオンラインで実施しました。
実験テーマの概要と学生の声の一部を紹介します。
・遺伝子 （遺伝子の増幅・定量に取り組みます。遺伝子の中のDNAの抽出や遺伝子の検出という基本操作を体験し、細胞の構造や遺伝子の機能に対する理解を深めます。）
新型コロナウィルスの検査に使われているPCRによるDNAの増幅を実験できたのが印象に残りました。
・電気化学 （Daniell電池を作製し、溶液の濃度比を変えたときの起電力を測定することで、溶液濃度比と起電力の関係について考察します。）
あらかじめ分かっている関係を検証するのではなく、自ら方法から考え実験することを経験できたのが新鮮でした。
・吸着平衡 （活性炭への水溶液中のメチレンブルーの吸着平衡の測定とLangmuir型吸着等温式による解析により吸着現象を理解し、溶液中の物質の定量分析を修得します。）
自分で実験の細かいところまでデザインするのが今後に役立つと感じました。また、提出したレポートについてフィードバックをもらえたのが勉強になりました。
・力学～振動現象～ （力学の振動現象、電気回路の電流の振動現象について実験します。）
データの数がとても多いのが印象に残っていて、データの分析は大変でしたが、先生が実際の研究で使っている実験機器を用いたので、研究を垣間見ることができて良かったです。
大量のデータを分析する際にプログラムを作って解析しました。プログラミングを学んだ甲斐があったと思いました。
・電気回路 （トランジスタを使った増幅回路を自作して増幅動作を確認します。）
実際に回路を設計して作成し、測定するのが面白かったです。また、電圧増幅回路と電力増幅回路を測定して比較することができて面白かったです。
・電磁気学（帯電量を測定します。）
電荷量を測定する実験で実験方法を指定されずに、自分で実験装置の構造や実験方法を考えて実験を行ったのがとても興味深く、主体的に積極的に実験を行うことにやりがいを感じました。各班ごとに工夫の仕方が全く異なるのが興味深かったです。
English translation:
Second-Year Students in the Department of Chemical and Physical Engineering
Second-year students in the Department of Chemical and Physical Engineering undertake numerous experiments related to chemistry and physics. They learn many essential concepts for research activities in three fields: energy, new materials, and the environment. In the 2020 academic year, some of the experimental themes were conducted online.
Below is an overview of the experimental themes and some student feedback.
- Genetics
(Students work on the amplification and quantification of genes. They experience basic operations such as DNA extraction and gene detection, deepening their understanding of cell structure and gene function.)
“I was impressed that we could experiment with DNA amplification using PCR, which is used in testing for the novel coronavirus.” - Electrochemistry
(Students create a Daniell cell and measure the electromotive force (EMF) when changing the concentration ratio of the solution, exploring the relationship between solution concentration and EMF.)
“It was refreshing to experience designing and conducting experiments independently rather than just verifying known relationships.” Daniell Cell: EMF Measurement - Adsorption Equilibrium
(Students measure the adsorption equilibrium of methylene blue in an aqueous solution onto activated carbon and analyze it using the Langmuir adsorption isotherm, gaining skills in quantitative analysis of substances in solution.)
“I felt that designing the experiment in detail would be beneficial for the future. Additionally, receiving feedback on the reports I submitted was very educational.” Adsorption Equilibrium Experiment - Mechanics – Vibrational Phenomena
(Students conduct experiments on vibrational phenomena in mechanics and electrical circuits.)
“I was struck by the large amount of data collected; analyzing the data was challenging, but it was great to use experimental equipment that the professor uses in actual research, giving us a glimpse into real research work.”
“I created a program to analyze the large data set, and I felt that learning programming was worthwhile.” Vibrational Phenomena in Mechanics (Introduction Video of Experimental Equipment) - Electrical Circuits
(Students design and build an amplification circuit using transistors to confirm amplification operation.)
“It was interesting to design and create the circuit and then measure it. I also enjoyed measuring and comparing the voltage amplification circuit with the power amplification circuit.” Amplification Circuit Using Transistors - Electromagnetism
(Students measure charge quantities.)
“In the experiment to measure charge, I was not given specific methods, so I had to think about the structure of the experimental apparatus and the experimental methods myself. I found it very engaging to actively conduct the experiment. It was interesting to see how each group approached the experiment differently.” Measurement of Charge Quantity