水素-境界領域の物質科学(第48回物性若手夏の学校(2003年度),講義ノート)

Abstract

宇宙存在度がとびぬけて大きい水素は、水や有機物を構成して水素結合という特別な分子間結合を担うほか、さまざまな物質に不純物として入り、金属の水素脆性や不純物水素による半導体の不活性化といった興味深い現象を引き起こす。これら水素が関係する現象の多くで、軽い水素原子核の量子揺らぎによる同位体置換が見つかっている。一方、実験的研究という観点では、内殻電子を持たず電子密度の小さい水素は、構造(位置)決定が非常に困難な、厄介な元素である。この講義では水素原子核の量子効果に焦点をしぼり、いくつかの実験結果を紹介した後、最新の非経験的な計算機シミュレーション手法を用いて明らかになってきた、水素の興味深い量子力学的な性質について解説する。