理工学部

物理学科

金属や半導体などの物質の性質はその中を運動する電子の状態で決定される。物質中の電子状態はいわゆるバンド理論によって計算されるが，その際にパラメータ化やモデル化を一切しないで，量子力学の基礎方程式を忠実に解く手法を第一原理計算とよぶ。こうした手法は物質の性質を構成元素の個性を反映して理解するのに不可欠な手法であり，実際の物質の物性予測や材料設計に重要である。我々はこのような第一原理計算の基礎理論である密度汎関数法の研究とともに，液体金属合金や原子クラスターなどの第一原理計算を行ってきた。現在我々の手許には独自に開発した第一原理分子動力学法のプログラムとともに，LMTO法，LAPW法などのプログラムが用意されている。個々の物質に適した手法を用いて信頼できる物性予測を可能にし，材料設計に指針を与えることを目指している。

結晶は決まった原子の配置が繰り返し並んだ周期的な構造をもつ。このような規則性を並進対称性と呼び，物質の構造の基本と考えられている。1984年に結晶のような周期性（並進対称性）はないが，高い規則性を有する物質が発見され，準結晶と名付けられた。固体物性論の出発点は並進対称性をもった結晶構造にあると言っても過言ではない。その意味で準結晶の発見は固体物性論の教科書のすべてを一から書き直すような重要性をもっている。我々は，準結晶が安定な物質相として存在するメカニズムを電子構造の観点から研究している。また準結晶にはフェイゾンと呼ばれる特有の変形の自由度がある。このようなフェイゾンの関与する構造相転移とそのダイナミクスについて，理論・シミュレーションの両面より研究している。