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化学生命環境学科

化学コース

化学コース・大学院化学専攻のHP(詳細情報はこちら) / 関連する大学院の専攻→ 博士前期課程 化学専攻

化学ってどんな分野?

 私たちの世界は、原子よりさらに小さい素粒子が主役となる世界(10-15 m以下)から、多くの銀河を含む宇宙(1020 m 以上)まで極めて大きな広がりを持っています。こうした広がりの中で、さまざまな物質の性質や変化を原子・分子レベル(10-10 〜 10-9 m)で考えるのが『化学』です。原子・分子からなる物質を扱うのであれば、何でも『化学』の研究対象となり得ます。自然界で安定に存在する元素はたった80種類程度しかありませんが、それらの組み合わせでつくられる分子の種類は無数にあります。有限の数の元素から繰り広げられる無限の世界で、私たちの生活に役立つ物質や新しい性質を探究するのが『化学』という学問の魅力とも言えます。

 私たち人間や動植物、生活に必要な家庭用品や電化製品、あるいは地球全体を覆う大気や地殻・海水に至るまで、さまざまな物質が多様な現象を通じて私たちを取り巻き、「自然」というものが成り立っています。その「自然」がつくり出す現象を理解するために人類は英知を紡ぎあげ、さまざまな学問分野を発展させてきました。人間や動植物などの生態系の仕組みを理解するために生物学が、物体の運動や電気・磁気・熱などが関係する現象の本質を理解するために物理学が、地球全体の気候変動などの仕組みの理解のために環境科学が発展してきました。こういった学問は、物質を扱う以上、どの分野も化学と密接な関わりを持っています。生物学では生物がもつさまざまな働きを有効利用するバイオテクノロジーが、物理学では原子レベルの微細な領域で物質を操るナノテクノロジーといった最先端の技術が発展してきました。こうした最先端の科学技術では、新物質の合成やその物性の解明において化学の知識はなくてはならないものとなっています。また、環境科学においても大気汚染や、酸性雨、オゾン層破壊、地球温暖化など地球規模の現象の理解・問題解決には、関連物質の化学反応など化学の知見が欠かせません。このように化学は、私たちの生活を快適で便利、安全なものにするための技術開発や地球規模の環境問題解決に向けた研究に大きく貢献しており、よりよい未来の実現に向けた夢のある学問分野でもあるのです。


教育に対する考え方

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 現代の化学は、基礎的な学問の分野が高度化するばかりではなく、非常に多彩な応用的研究が展開され、化学を取り巻く学際領域の高度化、多様化、複雑化が急速に進んでいます。このような状況の中で、化学コースは、「自然の真理探究のための基礎力」と「グローバルに通用する応用力」のキーワードを掲げ、基礎から応用までの系統的な教育カリキュラムを通じて、化学の基礎力と柔軟な応用力を身につける教育を行っています。

 化学コースでは、「化学」一般の確固とした基礎の習熟からスタートし、基礎から専門まで段階的にレベルアップさせていく系統的な教育カリキュラムを通じて、習得した知識を状況に応じて柔軟に使いこなすことのできる応用力を身につけます。入学後の1年次では、「基礎化学I〜W」や「化学のための物理I・U」、数学系の科目「微分積分学概論I・U」、「線型代数学概論I・U」といった科目が開講されており、基礎的な内容を含む化学、化学に必要な物理、数学を学びます。2、3年次と学年が上がるにつれて化学の内容がどんどん濃くなるようにカリキュラムが作られています。この化学コースのカリキュラムを通して、学生が「自ら調べ、自ら考え、自ら判断できる」ようになることを目指しています。これにより、急激に変化する時代の中で将来直面するであろう問題の本質を見極め、自ら問題を解決できることを期待しています。

 4年次になると、研究室に配属されて「卒業研究」を一年間行います。既にわかっていることを学ぶのではなく、まだ誰も知らないことを調べるのが「研究」です。「卒業研究」では化学の第一線の研究に携わることになります。化学コースでは、その後もできれば大学院博士前期課程(2年間)に進学して、卒業研究とあわせて3年を通して専門分野における研究活動を行うことを勧めています。この3年間の研究活動を通じて、科学技術分野で適用可能な研究の方法論や柔軟な思考力を十分に身につけることができるからです。そうすることで、博士前期課程を修了後、化学系をはじめとした企業の研究・開発職や、理科専修教員免許を取得した上で中学・高校の理科教員など、理系の専門を生かした職業に就くことができ、将来にわたっての社会的、経済的自立の基盤を確立することができます。


求める学生像

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 化学は物質の構造や性質、反応性を電子・原子・分子レベルから考える学問です。宇宙に存在するあらゆる物質が化学の対象であり、広く物質に関わるさまざまな現象やそのしくみを学ぶことが必要となります。化学を学べば、化学系の産業はもちろん、電機、機械、自動車、繊維、医薬品、食品などその他さまざまな産業分野で学修した知識と経験を活かすことができます。

 化学コースでは、「化学」の基礎知識とそれを柔軟に使いこなす応用力を身につけ、それを将来、社会の中の科学技術関連分野で活かしたいという情熱のある学生の入学を期待しています。

 大学の化学は、数学、物理、生物、地学など他の自然科学分野との関連が深く、これらを学ぶことも「化学」の基礎と応用を学ぶ上で大変重要です。したがって、化学に興味のある学生はもちろん、物理、生物、地学など広く他の理科科目や数学にも興味を持ちつつ化学を志向する学生も、私たち化学コースは大いに歓迎します。

 入学後化学コースで履修する科目は、高校の基礎学力を前提に成り立っていますので、高校の化学はもちろん、化学以外の理科の各教科と数学もしっかり学習しておくことを希望します。また、英語についても、広く世界全体からの情報収集や発信ができる能力を身につけるための重要な要素となりますので、高校で十分学習しておくことを希望します。さらに、国語力についても、自分の考えを他人に論理的に伝えたり、他人の考えを正確に理解するのに重要です。理系科目だけでなく高校のすべての科目をまんべんなく勉強してほしいと願います。そのような態度は、大学進学後の学問・研究はもちろんですが、それ以前に皆さんの人間性を高め、豊かな人生を生きてゆく上でも必要であると思います。


教育・研究分野

化学コースの教育・研究分野の特長

photo 物性物理化学 分子創成化学 生命機能化学 物質機能化学

 化学コースの教育・研究分野は「物性物理化学」、「分子創成化学」、「生命機能化学」、「物質機能化学」の、現代化学の4大分野から成り立っています。化学コースでは17名の教員が教育・研究を展開しており、各分野には4〜5名の教員がいます。化学コースでは、物理化学、無機化学、有機化学を核に、現代化学の幅広い分野を網羅した充実したカリキュラムを提供しており、学生は1〜4年次の間、その幅広い開講科目群の中から履修する科目を選ぶことができます。 

 上記4分野には合わせて11の研究室があり、学生は4年次になると希望する研究室に配属されて、指導教員のきめ細かな指導を受けながら一年間「卒業研究」に取り組みます。各研究室の研究テーマは多岐にわたり、学生の多様な興味・志向を満足させるはずです。また、各研究室では研究に必要な実験装置も充実しており、コース共同施設には高性能のX線構造解析装置、核磁気共鳴分光(NMR)装置(4台)、質量分析装置などが完備しています。このように恵まれた教育・研究環境の中で、教員の指導のもと、学生は第一線の研究に携わります。4年間の学部課程を卒業した後は、過半の学生は大学院博士前期課程に進学します。就職の場合は中学校・高等学校の理科教員や公務員、企業などに就いています。

 化学コースでは、大学院博士前期課程に進学して、学生の能力をより伸ばすことを勧めています。実際、一学年の半数以上、多いときは7割の卒業生が博士前期課程に進学しています。博士前期課程では、指導教員のきめ細かな指導により、専門の研究分野における専門的な研究を進め、高度な技能を習得し、化学の研究能力、柔軟な応用力や問題解決能力を身につけることができます。これにより、専門家として活躍できるフィールドが学部卒業よりもさらに広がり、企業の研究・開発職など、専門性を生かした満足度のより高い就職につながります。このように化学コースでは、将来の社会生活が高い満足度で達成されることに照準を置いて教育・研究活動を行っています。

化学コースの教育・研究分野の紹介

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 化学コースでは、教員17名、卒業研究の学生(4回生)33名、大学院博士前期(修士)課程・博士後期(博士)課程の院生46名(平成28年現在)、の計100名弱の人間が、「物性物理化学」「分子創成化学」「生命機能化学」「物質機能化学」の4大教育研究分野の研究に毎日アクティブに取り組んでいます。


物性物理化学

分子や分子集合体の性質・構造を電子・原子・分子の視点から解明する
 物性物理化学分野では、界面活性剤や両親媒性高分子、イオン液体、液晶、金属ナノ粒子などソフトマターの物理化学的性質をさまざまな手法を用いて調べ、さらに、水溶液中におけるこれらの分子集合体のナノ構造をX線・中性子小角散乱、EXAFS、光散乱、透過型電子顕微鏡などで詳しく調べています。また、理論分野の研究では、物質の中の電子、原子、分子に対して量子力学や古典力学の方程式を波束の動力学や分子動力学、経路積分法といった物理学の手法を使ってコンピューターで解き、実験からはわからない分子や電子の動きを調べています。これにより、低温における水素やヘリウムの液体の分子の運動やレーザーによる分子の振動励起・緩和機構などの解明が進んでいます。

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分子創成化学

新しい役に立つ分子の開発と反応
 分子創成化学分野では、自然と人類が共生する持続可能な社会の実現に貢献すべく、単核または多核の遷移金属を自在に使いこなして、ユニークな機能をもったさまざまな分子を創成する研究を行なっています。例えば、光エネルギーを化学エネルギーへと変換する人工光合成の基礎となる二酸化炭素固定のための触媒や、穏和な条件下で有害な副生成物を排出せずに望みの化合物だけを選択的に合成する環境低負荷型の有機合成触媒、また、省資源・省エネルギーにつながる分子サイズのコンピューターを実現するためのナノ電子部品である、遷移金属原子を一次元的に並べたナノワイヤーなど、遷移金属錯体をキーマテリアルとして多方面からのアプローチによって持続可能な社会の実現に挑戦しています。

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生命機能化学

分子レベルから生命の仕組みを解明する
 私たちの身体を含め、動物、植物などの生命体もミクロな世界でみれば、原子、分子から成り立っています。生体内にはタンパク質、核酸、脂質の他、さまざまな分子が存在し、それぞれに特異的な化学反応が起こっており、複雑な反応機構の連鎖によって生命の維持活動が実現されています。生命機能化学分野では、質量分析装置や蛍光分光器など、最先端の測定機器を駆使し、タンパク質をはじめとする生体内で重要な役割を担うさまざまな分子・分子集合体の特性を調べ、分子レベルで生命体の機能発現の本質を解明することを目指しています。生体内で起こっている現象を模倣できる人工的な金属錯体、金属イオンを捕まえて蛍光を発する分子、あるいは生体機能を制御するような分子などの合成研究も行っています。

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物質機能化学

物質の機能を精密設計する
 物質機能化学分野では、応用面を強く意識し、光、磁気、電気、熱エネルギーを駆使した新しい機能性物質・分子の開発を行っています。例えば、熱などの外部刺激に応答して高分子鎖の形態や集合状態を変化させる機能性高分子を設計・合成し、光化学的手法を用いて高分子系の微環境やその変化について調べています。さらに希土類錯体のf電子の特性を活用して分子レベルで発光センサーや単分子磁石を設計・合成し、機能性発現のメカニズムを発光・磁気特性などの物性測定から解明しています。また、糖ペプチドや有機ケイ素等の機能性物質や生体物質を対象に、質量分析法と量子化学を駆使して、含まれる物質の種類やその分子構造を決定したり、真空中の化学反応を利用して新しい機能分子を生成させる研究を行っています。

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教員スタッフ一覧

物性物理化学
吉村 倫一
教授
物性物理化学・反応物理化学
界面活性剤、両親媒性高分子、金属ナノ粒子などソフトマターの分子集合体に関する研究
竹内 孝江
准教授
物性物理化学・反応物理化学
分子及びクラスターイオンの反応機構の解明と文化財環境への質量分析学の応用
(化学コースと環境科学コースを担当)
衣川 健一
教授
理論物理化学
分子シミュレーションの手法による分子集団・分子集合体の先験的解明及び物性設計
太田 靖人
准教授
理論物理化学
計算科学的手法による複雑多分子系の構造・反応機構の解明及び新しい理論計算法の開発
物質機能化学
梶原 孝志
教授
機能性材料化学
研究室HP
ナノサイズの新規金属錯体の設計・合成と固体状態における物性制御に関する研究
片岡 悠美子
助教
機能性材料化学
研究室HP
新規金属錯体の設計・合成とその光物性及び機能化に関する研究
分子創成化学
棚瀬 知明
教授
有機金属・錯体化学
多核金属中心を用いた有機金属・錯体化学及び生物無機化学
中島 隆行
准教授
有機金属・錯体化学
有機金属クラスターを用いた新しい機能・反応の開発と金属クラスター超分子化学の開拓
久禮 文章
助教
有機金属・錯体化学
二核及び多核金属錯体を用いた生物有機金属化学
中前 佳那子
助教
有機金属・錯体化学
遷移金属多核錯体の精密合成による新規材料開発
片岡 靖隆
教授
有機合成化学
高性能な遷移金属錯体触媒の設計と合成、環境に調和した新しい有機合成反応の開発
浦 康之
准教授
有機合成化学
環境調和を指向した新しい有機遷移金属錯体の合成、反応性と触媒機能に関する研究
生命機能化学
中沢 隆
教授
生命有機化学
生体高分子、特にタンパク質・酵素の構造、機能、及び反応機構の解析法の開発と研究
(化学コースと環境科学コースを担当)
三方 裕司
教授
生命有機化学
生理活性発現を指向した小分子の合成とその機能解析
(化学コースと環境科学コースを担当)
松本 有正
助教
生命有機化学
キラリティーおよび有機金属触媒に関する研究
藤井 浩
教授
生物無機化学
金属イオンを含むタンパク質、酵素の機能発現の分子機構の解明
本田 裕樹
助教
生物無機化学
金属酵素・タンパク質の触媒反応機構に関する研究
高島 弘
准教授
生物無機化学
金属蛋白質の設計と光機能発現

カリキュラム

化学コースのカリキュラムの特長

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 化学コースのカリキュラムは、学部から大学院まで体系的に提供しています。

 1年次では、化学、物理、数学の基礎を、高校卒業レベルの理科、数学の内容からスタートして習得できるように、「基礎化学I〜IV」や「化学のための物理I・II」など、入門的な専門教育科目を設定しています。

 2・3年次では、化学の三つの核心である「物理化学」、「無機化学」、「有機化学」の講義および実験・実習科目を設置し、国際標準の化学のカリキュラムにしています。また、化学の英語力を高めるために「実践化学英語I・II」、専門の学問と学生の進路・職業選択との連関についての視野を広げるための「化学キャリアセミナーI〜IV」などの科目も設置しています。

 4年次では、応用分野の科目も開講しています。4年次になるときに、学生の希望する分野の化学コース内の研究室に配属され、個別の研究テーマについて指導教員の指導や助言を受けながら「卒業研究」を行い、未だ誰にも知られていないことを探究する「研究」を行います。学部を卒業した後、大学院博士前期課程(修士課程、2年間)に進学して研究を続ける学生が多いですが、4年次で就職する場合には、中学校・高等学校の理科教員(理科一種免許)や公務員、企業に就職しています。

 大学院博士前期課程では、化学の各専門分野における学術研究活動を通じて、化学の学識を深めることはいうまでもなく、化学を含む科学技術分野に適応可能な研究の方法論を習得するとともに、柔軟な思考力・適応能力を身につけることができます。課程を修了した院生(修士(理学)の学位が与えられます)は、研究・開発職を中心とした企業(化学、電機、機械、自動車、繊維、医薬品、食品など)や中学校・高等学校の理科教員(理科専修免許)などに就職する場合が多いです。さらに博士後期課程(3年間)に進むと、専門分野の研究をさらに高度に進めることになります。博士(理学)の学位を取得した後、研究者への道が開けています。

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カリキュラムの内容

1年次

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 1年次では、大学の「化学」に必要な化学、物理、数学の基礎を、高校の卒業レベルの理科、数学からスタートして学びます。「化学のための物理I・II」では、高校での理科の化学以外の履修科目が物理であっても生物であっても、学修がついていけるように、また高校の補習ではなく大学の基礎の物理が学べるように配慮しています。1年次科目は化学コースの専門教育科目の基礎・入門的な位置づけとなります。また、1年次の後期から実験科目も開講され、実験技術の基礎を学びます。

2・3年次

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 2・3年次では、1年次で学んだ基礎的な内容をもとに、化学の三大分野である「物理化学」、「無機化学」、「有機化学」の各分野の科目を、国際標準のレベルで国際標準の教科書を使って系統的に学びます。化学コースでは幅広い分野の科目が開講されており、自由選択で履修することができます。
 また、化学コースでは、広く世界全体から化学に関する情報を集めたり、世界に向けて自ら情報を発信できるようになるために、英語力も重要視しています。2年次、3年次ともに「実践化学英語I・II」という英語科目を設置し、化学に関連した英語に触れる機会を多くして、英語力を高めます。さらに、専門の学問の習得が自分の進路や職業選択とどのように関連するのかという点について、自らの視野を広げて考えるために、「化学キャリアセミナーI〜IV」という特色ある科目を設けています。この科目は、学生が将来のライフステージを考えることを目的としています。

4年次

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 化学コースには、「物性物理化学」、「分子創成化学」、「生命機能化学」、「物質機能化学」の4分野から成る全部で11の研究室があります。4年次では、自分の希望する研究室に配属されて、個別の研究テーマについて指導教員の指導や助言を受けながら、「卒業研究」を行います。与えられた研究テーマを通して、化学研究の進め方、研究結果の導き方、まとめ方、研究発表の仕方などを修得することを念頭において、各教員がきめ細かな指導を行い、第一線の研究に携わって「研究」することを学びます。2月には化学コースの卒業研究発表会があり、研究の成果を発表します。

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他コースとの連携について

 化学コースのカリキュラムは、生物科学コースと環境科学コースで開講される講義、演習・実験科目を興味に応じて履修することができるようになっています。1年次で、「化学生命環境数学1・2」、2年次で、「生化学」、「生物環境統計学」、「生命圏の地球化学」など、3年次で、「グリーンケミストリー」、「環境分析化学」、「環境生物化学」など、たくさんの科目を履修できます。他コースの講義、演習・実験科目を習得することで、他学の周辺領域の自然科学を学ぶことができます。


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