物性ぶっせい物理ぶつり学がく

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物性ぶっせい物理ぶつり学がく（ぶっせいぶつりがく）は、物質ぶっしつのさまざまな巨視的きょしてき性質せいしつを微視的びしてきな観点かんてんから研究けんきゅうする物理ぶつり学がくの分野ぶんや。量子力学りょうしりきがくや統計とうけい力学りきがくを理論りろん的てき基盤きばんとし、その理論りろん部門ぶもんを物性ぶっせい論ろん（ぶっせいろん）と呼よぶことも多おおい。これらは日本にっぽんの物理ぶつり学界がっかい独特どくとくの名称めいしょうであるが、しばしば凝縮ぎょうしゅく系けい物理ぶつり学がくに比定ひていされる。狭義きょうぎには固体こたい物理ぶつり学がくを指さし、広義こうぎには固体こたい物理ぶつり学がく（結晶けっしょう・アモルファス・合金ごうきん）およびソフトマター物理ぶつり学がく・表面ひょうめん物理ぶつり学がく・物理ぶつり化学かがく、プラズマ・流体りゅうたい力学りきがくなどの周辺しゅうへん分野ぶんやを含ふくむ。

歴史れきし

18世紀せいき以前いぜんにおいて、物理ぶつり学がくは物体ぶったいの運動うんどうや天体てんたいの運行うんこうなど解析かいせき学がくや幾何きか学がくによって説明せつめいできる分野ぶんやを中心ちゅうしんとしていた。これに対たいして化学かがくは物質ぶっしつの性質せいしつをあるがままに、すなわち博物学はくぶつがく的てきに記述きじゅつすることが一般いっぱん的てきであった。

18世紀せいきに発展はってんした熱ねつ力学りきがくは、物質ぶっしつとしての気体きたいの性質せいしつを巨視的きょしてきな観点かんてんから現象げんしょう論ろん的てきに体系たいけいづけたものであり、これが物性ぶっせい物理ぶつり学がくの基礎きそとなった。19世紀せいき後半こうはんになると物質ぶっしつの熱ねつ力学りきがく特性とくせいを、より微視的びしてきな立場たちばから体系たいけい的てきに記述きじゅつする統計とうけい力学りきがくの考かんがえ方かたが本格ほんかく的てきに導入どうにゅうされ、現象げんしょう論ろんに過すぎなかった熱ねつ力学りきがくに基礎きそ付づけがなされた。さらに20世紀せいき前半ぜんはんには量子力学りょうしりきがくが確立かくりつし、固体こたいの結晶けっしょう構造こうぞうや化学かがく反応はんのうを記述きじゅつできるようになった。

また最近さいきんでは高分子こうぶんしや液晶えきしょう、コロイド等ひとしを対象たいしょうとするソフトマター物理ぶつり学がくも物性ぶっせい物理ぶつり学がくの一ひとつの分野ぶんやとなっている。ただし、日本にっぽんにおいて物性ぶっせい論ろんあるいは物性ぶっせい物理ぶつり学がくという言葉ことばが使つかわれるようになったのは1940年代ねんだい以降いこうである。

理論りろん

物性ぶっせい理論りろんは、理論りろんモデルを用もちいた物質ぶっしつ状態じょうたいの性質せいしつの理解りかいと関連かんれんする分野ぶんやである。これには、固体こたいの電子でんし状態じょうたいモデルの研究けんきゅう、例たとえば、ドルーデモデル・バンド構造こうぞう・密度みつど汎ひろし関数かんすう理論りろんといったものが含ふくまれる。また、相あい転移てんいの物理ぶつりの理論りろんモデルの研究けんきゅう（例たとえば臨界りんかい指数しすうの理論りろんやギンツブルグ-ランダウ理論りろんなど）や、量子りょうし場じょうの理論りろんや繰くり込こみ群ぐんに使つかわれる数学すうがく的てき手法しゅほうを応用おうようするといった分野ぶんやも発展はってんしている。現代げんだい的てきな理論りろん研究けんきゅうは、電子でんし状態じょうたいの数値すうち計算けいさんや、高温こうおん超ちょう伝導でんどう・トポロジカル秩序ちつじょ・ゲージ対称たいしょう性せい等ひとしの現象げんしょう理解りかいのための数学すうがくの利用りようとも関係かんけいしている。

実験じっけん

物性ぶっせい実験じっけんは、実験じっけん装置そうちを用もちいて物質ぶっしつの新あたらしい性質せいしつを発見はっけんすることに関連かんれんする分野ぶんやである。例たとえば、電磁場でんじばを作用さようさせて周波数しゅうはすう特性とくせいや熱ねつ伝導でんどう特性とくせい、温度おんどを測定そくていしたりする。よく用もちいられる実験じっけん手法しゅほうには、X線せんや赤外線せきがいせん、非ひ弾性だんせい中性子ちゅうせいし散乱さんらんを利用りようした（広義こうぎの）分光ぶんこう法ほうや、熱ねつ的てき応答おうとうの研究けんきゅう、つまり比熱ひねつや伝導でんどうによる輸送ゆそう熱ねつの測定そくていといったものがある。

関連かんれん分野ぶんや

• 物理ぶつり化学かがく：気体きたい、液体えきたいの性質せいしつを記述きじゅつする。
• 固体こたい物理ぶつり学がく：固体こたいの性質せいしつを記述きじゅつする。
• 表面ひょうめん物理ぶつり学がく：表面ひょうめん・界面かいめんの性質せいしつを記述きじゅつする。
• ソフトマター物理ぶつり学がく：ソフトマターの性質せいしつを記述きじゅつする。

応用おうよう

フラーレン分子ぶんしでできたナノ歯車はぐるまのコンピュータ・シミュレーション。ナノ科学かがくの進歩しんぽによる分子ぶんしスケールで動うごく機械きかいの登場とうじょうが期待きたいされている。

ナノテクノロジー 歴史れきし 影響えいきょう 応用おうよう 規制きせい 組織そしき フィクション トピック ナノマテリアル フラーレン カーボンナノチューブ ナノ粒子りゅうし ナノ医療いりょう ナノ毒物どくぶつ学がく ナノセンサー 自己じこ組織そしき形成けいせい 自己じこ組織そしき化か単たん分子ぶんし膜まく 超ちょう分子ぶんし集合しゅうごう体たい DNAナノテクノロジー ナノエレクトロニクス 分子ぶんしエレクトロニクス ナノリソグラフィ 走査そうさ型がたプローブ顕微鏡けんびきょう 原子げんし間あいだ力りょく顕微鏡けんびきょう 走査そうさ型がたトンネル顕微鏡けんびきょう 分子ぶんしナノテクノロジー 分子ぶんしアセンブラ ナノマシン 機械きかい的てき合成ごうせい

物性ぶっせい物理ぶつり学がくの研究けんきゅうは、様々さまざまなデバイスへの応用おうようを生うみ出だした。例たとえば、トランジスタ、レーザー技術ぎじゅつ、ナノテクノロジーで研究けんきゅうされる様々さまざまな現象げんしょうが挙あげられる。走査そうさ型がたトンネル顕微鏡けんびきょうの技法ぎほうはナノスケールでの制御せいぎょ過程かていに応用おうようされ、ナノリソグラフィという研究けんきゅう分野ぶんやを生うんだ。

量子りょうしコンピュータの分野ぶんやでは、情報じょうほうは量子りょうしビット（またはキュービット）で表あらわされる。量子りょうしビットは、計算けいさんが終おわるより前まえに素早すばやく量子りょうしデコヒーレンスを起おこしてしまうかもしれない。この重大じゅうだいな問題もんだいは量子りょうしコンピュータが実用じつよう化かされる前まえに解決かいけつされなければならない。ジョセフソン接合せつごうによる量子りょうしビット、磁性じせい体たいのスピン配向はいこうを用もちいたスピントロニカル量子りょうしビット、分数ぶんすう量子りょうしホール効果こうか状態じょうたいから得えられるトポロジカル非ひアーベルエニオン等ひとし、問題もんだい解決かいけつのためのいくつかの有望ゆうぼうなアプローチが物性ぶっせい物理ぶつり学がくの分野ぶんやから提案ていあんされている。

物性ぶっせい物理ぶつり学がくは生物せいぶつ物理ぶつり学がくの分野ぶんやにも重要じゅうような応用おうようがある。例たとえば、核かく磁気じき共鳴きょうめい画像がぞう法ほうは医療いりょう診断しんだんの現場げんばで広ひろく使用しようされている。

物性ぶっせい論ろんを扱あつかう高等こうとう教育きょういく機関きかん

• 日本にっぽんの大学だいがくでは、物性ぶっせい物理ぶつり学がくは理学部りがくぶの物理ぶつり学科がっかの一いち講座こうざとして研究けんきゅうがなされることが多おおい。国立こくりつ大学だいがくでは京都大学きょうとだいがく理学部りがくぶの物理ぶつり学がく第だい一いち教室きょうしつと東京工業大学とうきょうこうぎょうだいがくの理学部りがくぶ物理ぶつり学科がっか・大学院だいがくいん物性ぶっせい物理ぶつり学がく専攻せんこう、公立大こうりつだい学がくでは大阪市立大学おおさかいちりつだいがく理学部りがくぶの物理ぶつり学がく教室きょうしつ、私立しりつ大学だいがくでは京都産業大学きょうとさんぎょうだいがく理学部りがくぶ物理ぶつり科学かがく科かなどがカバーしている。
• また、工学部こうがくぶの物理ぶつり工学科こうがっか、材料ざいりょう工学科こうがっか、電気でんき電子でんし工学科こうがっかなど、理学部りがくぶ以外いがいで物性ぶっせい物理ぶつり学がくを扱あつかっている所ところも多おおい。
• かつては、物理ぶつり第だい二に学科がっか（東北大学とうほくだいがく、名古屋大学なごやだいがく）、物性ぶっせい学科がっか（広島大学ひろしまだいがく）として、独立どくりつの学科がっか組織そしきを持もったところもあった。
  • 1963年ねんに創設そうせつされた広島大学ひろしまだいがくの物性ぶっせい学科がっかは、物性ぶっせい物理ぶつり学がく以外いがいに、生物せいぶつ物理ぶつり学がくといった化学かがくとの境界きょうかい領域りょういきの研究けんきゅう、教育きょういくが行おこなわれたが、物理ぶつり系けい講座こうざの増加ぞうかで独立どくりつ学科がっかとしての存在そんざい意義いぎを失うしなって学科がっか募集ぼしゅうを停止ていしし、講座こうざは物理ぶつり科学かがく科かと化学かがく科か（生物せいぶつ物理ぶつり化学かがく系けいのみ）に吸収きゅうしゅうされた。
• 東京大学とうきょうだいがくでは理学部りがくぶ・工学部こうがくぶ・教養きょうよう学部がくぶの他ほか、大学院だいがくいん新しん領域りょういき創成そうせい科学かがく研究けんきゅう科か、物性ぶっせい研究所けんきゅうじょでも物性ぶっせい物理ぶつり学がくの研究けんきゅうが行おこなわれている。この中なかで物性ぶっせい研究所けんきゅうじょは、文部省もんぶしょうと科学技術庁かがくぎじゅつちょうが日本にっぽん学術がくじゅつ会議かいぎの勧告かんこくを元もとに共同きょうどうで設立せつりつした物性ぶっせい物理ぶつり学がく分野ぶんやの全国ぜんこく共同きょうどう利用りよう研究所けんきゅうじょであり、理論りろん・実験じっけんの両りょう分野ぶんやにわたって幅広はばひろく教育きょういく研究けんきゅうが行おこなわれている。この他ほかの全国ぜんこく共同きょうどう利用りよう研究所けんきゅうじょでは、東北大学とうほくだいがく金属きんぞく材料ざいりょう研究所けんきゅうじょ、京都大学きょうとだいがく基礎きそ物理ぶつり学がく研究所けんきゅうじょに物性ぶっせい物理ぶつり学がく関連かんれんの研究けんきゅう室しつがある。

参考さんこう文献ぶんけん

• 『電気でんき学会がっかい大学だいがく講座こうざ　物性ぶっせい論ろん』（第だい二に次じ改訂かいてい版ばん）　 電気でんき学会がっかい　1983年ねん。

関連かんれん項目こうもく

• 誘電ゆうでん体たい
• 磁性じせい体たい
• プラズマ
• 強つよ相関そうかん電子でんし系けい

外部がいぶリンク

• 日本にっぽん物理ぶつり学会がっかい 領域りょういきWeb
• arXiv.org > cond-mat