分子物理学（ぶんしぶつりがく）
最終更新：2026/4/25
分子物理学は、分子の物理的性質や分子間の相互作用を、物理学の理論と実験を用いて研究する学問分野である。
別名・同義語 化学物理学物理化学
ポイント
量子力学を基礎とし、分子の構造、スペクトル、ダイナミクスなどを扱う。化学物理学と密接に関連する。
分子物理学とは
分子物理学は、分子の構造、ダイナミクス、スペクトル特性、および分子間の相互作用を研究する学問分野です。古典物理学だけでは説明できない分子の振る舞いを理解するために、量子力学の原理を応用します。化学、物理学、生物学など、幅広い分野と関連しており、現代科学において重要な役割を果たしています。
歴史的背景
分子物理学の起源は、19世紀後半の気体分子論に遡ります。ボルツマンやギブズなどの物理学者や、ファン・デル・ワールスなどの化学者が、気体の性質を分子の運動論に基づいて説明しようと試みました。20世紀に入り、量子力学が発展すると、分子の構造や結合に関するより詳細な理解が可能になりました。1920年代には、ハイゼンベルクやシュレーディンガーなどの物理学者が、分子の量子力学的な記述を確立しました。
主要な研究テーマ
分子物理学の研究テーマは多岐にわたりますが、主なものとしては以下が挙げられます。
- 分子構造: 分子の形状、結合長、結合角などを決定し、分子の安定性や反応性を理解します。
- 分子スペクトル: 分子が電磁波を吸収または放出する際のスペクトルを解析し、分子のエネルギー準位や振動モードを調べます。
- 分子ダイナミクス: 分子の時間発展をシミュレーションし、分子の運動や反応のメカニズムを解明します。
- 分子間相互作用: 分子同士の引力や斥力を調べ、気体、液体、固体の性質を理解します。
- 表面物理学: 固体表面における分子の吸着、反応、拡散などを研究します。
応用分野
分子物理学の研究成果は、様々な分野に応用されています。