科学技術と共に歩む

量子力学を物質に適用する場合には，量子化学もしくは固体電子論の考え方を用いたアプローチが一般的である。近年，多くの研究成果が報告されているナノメートルオーダの物質や，ナノメートルオーダで起こる現象などを考える場合には，ちょうど量子化学と固体電子論の境界に位置するところであり，どちらの立場で考えればよいのかを判断することがきわめて重要となる。したがって，量子化学的非周期系と固体電子論的周期系の両者の考え方を理解した上で，自分が考える立場を明らかにしてから，実際に物質を見ていく必要があろう。本書では，原子から分子，そして固体に至るまで，特に量子化学での非周期系の取扱いと，固体電子論での周期系の取扱いとのつながりを，物質が持つ対称性の観点から結びつけるように心がけたつもりであり，本書のタイトルである「量子物質科学」という用語は，量子化学と固体電子論の両側面をカバーした内容であることを表したものである。本書の構成は以下の通りである。

1章「量子力学の誕生」では，量子力学を原子や分子，固体などの物質に適用することに主眼を置いて，原子模型と物質の粒子性と波動性の考え方を中心に，量子力学が誕生した経緯について述べることとする。
2章「波動関数と波動方程式」では，シュレーディンガーの波動方程式を具体的に適用する方法について，もっとも単純な系（一次元1粒子）を例にとって説明する。
3章「原子の中の電子」では，量子力学の物質への具体的適用のスタートとなる水素原子の中の電子を取り扱い，それを多電子原子に拡張する。
4章「分子の中の電子」では，原子の凝集体としての，分子の中の電子に対する取扱いを分子軌道法を用いて説明する。
5章「物質の対称性」では，物質の持つ対称性に着目し，群論を用いた対称性に関する考え方について整理する。
6章「固体の中の電子」では，結晶としての固体の電子状態の見方について説明する。
7章「電子の遷移」では，電子状態を実験的に考えるために最も有効な方法であり，8章で説明する分光実験（スペクトロスコピー）への量子力学の応用を理解するために，電子の遷移について時間に依存する摂動論を用いた考え方を説明する。
最後に8章「スペクトロスコピーへの応用」では，分光実験によって得られる実験結果から，物質の電子状態を量子力学の力を借りて考えていく方法について説明する。