材料設計開発への第一原理計算の適用

摘要

1980年代の終わりごろか·ら，第一原理計算（first principles calculation，ab initio method）という用語が，物理，化学，薬学，材料，さらには生体研究等の幅広い分野に多数登場するようになった。物質は，半導体であろうがタンパク質であろうが，すべて同じ体系，すなわち，量子力学の法則に従いクーロン相互作用する多数の電子と原子核からなる多体系である。 すなわち，すでに世の中に存在する，またはこれから創製したい物質は，量子力学の方程式を解くことによって，その構造を完全に決定でき，その物理·化学的性質から生起する反応まで完全に予測可能である。 まったく実験値を使わないため，実験に頼らず，電子·原子レベルでのシミュレーション計算により，試験管の代わりに，「計算機の中で」要求仕様に合致した物質を合成することができる。 これが，理想的な第一原理計算による新物質設計である。