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量子化学
量子化学とは、量子力学を化学システムに適用し、分子中の電子が第一原理からどのように結合・反応性・分光学的性質を決定するかを説明する分野である。
概要
原子がどのように結合するかを予測するには、多電子系のシュレーディンガー方程式を解く必要があるが、水素を超えた厳密解は存在せず、ハートリー・フォック法・密度汎関数理論・カップルドクラスター法などの系統的近似法が必要となる。これらの手法は、なぜ特定の反応は起こり他は起こらないかを明らかにし、原子スケールの物理学を巨視的な化学へとつなぐ理論的基盤を提供する。
なぜ重要か
量子化学は触媒・半導体・電池材料の計算設計を合成前に可能にすることで、材料科学と創薬を根本的に変革した。医学と生物学の領域では、計算創薬が電子構造に基づいて候補分子が標的タンパク質とどう相互作用するかを予測し——高コストな実験合成を大幅に削減し製薬パイプラインを加速するバーチャルスクリーニングを可能にする。