マテリアル計算科学入門— 分子の量子化学計算から固体の電子状態へ —

本書は，東京理科大学 先進工学部 マテリアル創成工学科の講義「マテリアル計算科学」（担当：望月泰英）をもとに，数式の変形を省略せずに第一原理計算・量子化学計算の基礎理論を学ぶための教科書である．読者としては，学部2年で「材料の化学1」「量子力学」「分子科学」を学び，微積分と線形代数の基礎を身につけた学部2〜3年生を想定している．解析力学・群論・第二量子化といった発展的な道具は，必要になった箇所で自己完結的に解説する．

本書の狙いはただ一つ，「どんな元素を，どのように並べたら，どんな性質が出てくるのか」を演繹的に説明できるようになることである．そのために，まず水素原子のSchrödinger方程式から出発し（第I部），多電子系を扱うための近似法である変分原理・摂動論・基底関数を学び（第II部），スピンとPauliの排他原理から交換エネルギーが現れる仕組みを追い（第III部），永年方程式と対称性から化学結合そのものを理解し（第IV部），最後に分子から固体へと視点を広げてイオン結晶のバンドギャップの起源にたどり着く（第V部）．