電子偏極について
電子偏極は、外部電場の影響を受けた分子や材料内の電子の再分布です。具体的には、電場が適用されると、材料または分子内の負に帯電した電子が一方向にわずかにシフトし、電荷の一時的な分離と双極子モーメントの生成が起こります。この効果は、化学、物理学、材料科学を含む科学の多くの分野で重要です。例えば、電子偏極は、データストレージやセンシングなどの分野で重要な技術的応用を持つ強誘電体や圧電材料などの材料の振る舞いにおいて重要な役割を果たします。また、化学反応における分子の振る舞いや電子デバイスに使用される材料の特性にも重要です。
電気偏極とは
金属とは対照的に、電荷が材料全体を自由に移動できる場合、誘電体ではすべての電荷が特定の原子や分子に結びついています。これらの電荷は結合電荷と呼ばれます。しかし、これらの電荷は外部電場の適用によって、原子や分子内で移動（偏極）することができます。電気偏極は、絶縁体または誘電体の原子や分子内で、外部電場によって誘導される正と負の電荷のわずかな相対的シフトです。これらの微細な変位は、導体の電荷の再配置ほど劇的ではありませんが、その累積効果が誘電体の特徴的な振る舞いを説明します。外部電場が誘電体材料に適用されると、この材料は偏極化され、双極子モーメントを獲得します。この誘電体の特性は、可極性として知られています。電場が分子に作用すると、正の電荷は電場に沿って移動し、負の電荷は電場とは反対の方向に移動します。その結果、反対の電荷が引き離される、つまり分子が偏極することになります。
偏極の種類
電子偏極。ここでは、外部電場が適用されると、原子の電子雲がこれらの原子の重い核に対して次元内で移動します。これを電子偏極と呼びます。
向き偏極。向き偏極は、分子に固有のものであるか、または非対称な核の歪みが可能な任意の分子で誘導できる偏極です（歪み偏極）。極性分子は、正と負の分子が衝突する可能性がほぼない誘電体のタイプです。これは、それらがすべて非対称な形状であるためです。H2Oは典型的な例です。電場がない場合、これらの分子の電気双極子モーメントは予測不可能な方向に移動します。その結果、平均双極子モーメントは0です。外部電場が存在する場合、分子は電場と同じ方向に集まります。
イオン偏極。イオン偏極は、イオン結晶（例えば、NaCl）内の正と負のイオンの相対的な変位によって引き起こされる偏極です。
