物性

質問

電子デバイス系の研究室に配属しようと目論んでいる学部生です。
今は量子力学や物性論が発達して、ミクロな視点からの解析が可能となっておりますが、これらの基礎学問を究めた場合、任意の物質のエネルギーギャップやキャリア移動度などの物理特性を計算することは可能なんでしょうか？
もちろん数値計算も有りです。

できれば専門的な方からの数式を交えた意見が頂けると有り難いです。量子力学と物性論については浅くですが触れております。

回答No.1

cnocc · ベストアンサー

第一原理計算、あるいは密度汎関数法と呼ばれる方法で絶対零度、基底状態での物理状態をコーン・シャム方程式から求めることがある程度可能ですが、そこで用いられる局所密度近似などでは正確にエネルギーギャップを計算できないなどの弊害が存在しており予測不可能な物理量も多々あります。他にも分子量が巨大になるととても現実的な時間では数値計算を行えません。また、励起状態を扱うときは時間依存の密度汎関数法が存在しますが、現実的な手法は模索状態といったところです。
追記）コーン・シャム方程式以外にもたくさん計算手法が存在していますが、あらゆる物理量を測定できる理論、技術はどれもまだ遠いでしょう

お礼

回答有難うございます。
やはり不可能なのですか。確かにすべて計算できるなら、物性を研究する必要が無くなってしまいますね。
私の手元にある量子力学の教科書には、コーン＆シャム先生の理論は載っていないので、もう少し難しめの教科書を読み漁ってみます。