大学カタログ

図 3 仕事での生かし方仕事での生かし方 4

研究者・理科の先生

大学院に進み、大学や研究所で新しい反応や物質を探す研究者と、中学・高校で理科を教える先生。立場は違っても、どちらも「なぜ?」を実験で確かめ、化学の面白さを次の世代へ手渡す仕事です。

大学の化学の研究室で、薄く黒い太陽電池の板を光にかざす若い研究者たちと、隣の理科室で試験管の色の変化を見せる先生と、身を乗り出す高校生たち

ひとことで言うと

曲を生む作曲家と、音楽の先生

作曲家は、まだだれも聞いたことのない曲を生み出します。音楽の先生は、名曲のすばらしさを演奏しながら伝えます。化学の研究者は新しい物質や反応を見つけ、理科の先生は化学の面白さを実験で見せて伝えます。

01

どんな仕事?: 新しい物質を見つける人と、化学を手渡す人

化学の研究者は、まだだれも知らない反応や物質を探し、その性質を明らかにします。大学や国の研究所、会社の研究所で働き、成果は論文にまとめて世界に発表します。大学の研究者は、講義や学生の研究の指導も受け持ちます。

研究のやり方は、分野によってさまざまです。フラスコで新しい分子を合成する人、結晶の構造を X 線で調べる人、コンピュータで反応を予測する人がいます。1 つの研究室の中でも、合成・測定・計算を組み合わせて謎に挑みます。

中学校や高校の理科の先生は、授業と実験を通して、化学の考え方を伝えます。実験の準備や薬品の管理、安全の指導も大切な仕事です。生徒が「なぜ?」と感じる瞬間に立ち会えるのが、先生ならではの喜びです。

新しい化学をつくる人と、化学を伝える人。どちらも化学を深く学んだ人の仕事です。

図解研究者と理科の先生

研究者

  • 大学・研究所・会社で働く
  • 新しい反応や物質を探す
  • 論文で世界に発表する

理科の先生

  • 中学校・高校で働く
  • 授業と実験で化学を伝える
  • 薬品の管理と安全の指導をする

02

日本発の発見: 薄くて曲がる太陽電池

いま世界の研究者が競って取り組む材料に、ペロブスカイト太陽電池があります。ペロブスカイトと呼ばれる結晶の構造をもつ材料で、光を電気に変えます。国内の研究者が開発した日本発の技術で、桐蔭横浜大学の宮坂力さんたちが生み出しました。

2009 年に初めてつくられたとき、発電効率は 3〜4% でした。2012 年に英国と日本の研究者が固体の型を共同で開発すると、世界中で研究が加速します。2024 年 11 月には、最高で 26.7% まで上がりました。ふつうのシリコンの太陽電池の 20% 程度を上回る値です(経済産業省)。

この太陽電池は、軽くて曲げられるのが特長です。シリコンの太陽電池は 1,400℃以上でつくりますが、ペロブスカイトは 150℃ほどでつくれます。主な原料のヨウ素は、日本が世界で 2 番目に多く産出する元素です。国は 2040 年までに約 20GW を導入する目標を立て、宮坂さんは 2026 年に京都賞に選ばれました。1 つの研究室の発見が、十数年で国の目標になったのです。

大学の研究室での発見が、世界の競争と国の目標につながりました。

クイズ研究と化学のクイズ

答えを 1 つ選んでください。

  1. Q1ペロブスカイト太陽電池の主な原料で、日本が世界第 2 位の産出量をもつ元素は?

  2. Q22009 年に初めてつくられたペロブスカイト太陽電池の発電効率は?

  3. Q310 月 23 日が「化学の日」とされているのは、何にちなんだから?

0 / 3 問に回答
青い手袋をした手が、細い線の入った黒く薄い四角い板を持っている
研究のためにつくられたペロブスカイト太陽電池(アメリカの国立再生可能エネルギー研究所)。薄い膜で光を電気に変えます。写真: Dennis Schroeder / National Renewable Energy Laboratory(Public domain・Wikimedia Commons)

03

理科の先生: 色の変化で、見えない反応を見せる

中学校や高校で理科を教えるには、理科の教員免許状が必要です。化学科や応用化学科に理科の教職課程を置く大学もあり、化学の授業に教職の授業を加えて学びます。どの学科で取れるかは、大学によって異なります。

化学の授業では、目に見えない原子や分子の変化を、どう見せるかが腕の見せどころです。たとえば、うがい薬に含まれるヨウ素は、でんぷんと出会うと青紫色になります。そこにビタミン C を含む飲み物を加えると、ヨウ素がビタミン C と反応して、色が消えます。

生徒は、どの飲み物にビタミン C が多いかを、色が消えるまでの滴の数で比べられます。結果の理由を、電子のやりとり(酸化と還元)で説明すると、教科書の反応が一気に身近になります。大学で深く学んだ化学が、生徒の素朴な疑問に答える力になります。

身近な物で反応を見せ、理由を化学で説明するのが授業の醍醐味です。

図解ビタミン C を比べる授業(例)

入力生徒の疑問「どの飲み物に、ビタミン C が多い?」
  1. 1うすめたうがい薬にでんぷんを加え、青紫色にする
  2. 2飲み物を 1 滴ずつ加え、色が消えるまで数える
  3. 3飲み物ごとの滴の数を表にして比べる
  4. 4ヨウ素とビタミン C の反応を式で説明する
結果目に見えない成分の量を、色の変化で比べられると気づく
白い台の上に置かれた、黒っぽく金属のように光る、とげとげした結晶のかたまり
ヨウ素の結晶(約 400 g)。黒紫色で、金属のような光沢があります。うがい薬にも使われ、ペロブスカイト太陽電池の原料にもなる元素です。写真: BunGee(CC BY-SA 4.0・Wikimedia Commons)

04

大学の化学の若手研究者の 1 日(例)

ここでは、大学の化学科で新しい材料を研究する助教の 1 日の例を紹介します。助教は、教授と一緒に研究室を運営しながら、自分の研究テーマも進める立場です。

研究室には、卒業研究に取り組む 4 年生や大学院生がいます。学生の実験の相談にのり、安全な手順を一緒に考えるのも大切な仕事です。学生実験の指導や講義を受け持つ日もあります。

夕方以降は、論文を書いたり、研究費の申請書をまとめたりします。海外の研究者と英語で議論することもあります。新しい物質ができたことを示すデータを最初に目にするのは、研究者だけが味わえる瞬間です。

研究・教育・発表を組み合わせて、新しい化学をつくっていきます。

図解大学の化学の助教の 1 日(例)

  1. 9:00研究室のゼミ学生の研究の進み具合を聞く
  2. 10:30合成と測定新しい材料をつくり、構造を調べる
  3. 12:00昼休み
  4. 13:00学生実験の指導2 年生の実験を見守る
  5. 15:30データの解析測定の結果を学生と読み解く
  6. 17:00論文の執筆成果を英語の論文にまとめる
  7. 18:30海外との会議共同研究の進め方を話し合う

05

研究者と先生への道

研究者を目指す人の多くは、大学院に進みます。2025 年 3 月に、理学部などで化学を学んで卒業した 2,550 人のうち、約 6 割の 1,577 人が大学院などに進学しました(学校基本調査)。修士課程と博士課程で、自分の研究をまとめる力を身につけます。

同じ年に博士課程を修了した人は、化学(理学)が 149 人、応用化学(工学)が 295 人でした。博士の学位を取ったあと、任期つきの研究員として経験を積み、大学や国の研究所、会社の研究所の職を目指すのがよくある道のりです。

理科の先生になるには、教員免許状を取ったうえで、公立なら都道府県などの採用試験に合格します。大学院で化学の研究を深めてから先生になる人もいます。どちらの道でも、自分で問いを立て、実験で確かめた経験が大きな力になります。

大学院での研究の経験が、研究者にも先生にも生きます。

図解化学の研究者への道(例)

  1. 1学部4 年で研究室に入り、卒業研究
  2. 2修士課程多くは 2 年。実験と発表の基礎
  3. 3博士課程多くは 3 年。研究を論文にまとめる
  4. 4研究員任期つきで研究の経験を積む
  5. 5大学・研究所公募に応募し、研究を続ける

高校生のうちに試せること

  • ヨウ素でんぷん反応で飲み物を比べる

    家の人の了解を得て、水でうすめたうがい薬に、片栗粉を溶かした水を少し加えます。青紫色になったら、ジュースやお茶を 1 滴ずつ加え、色が消えるまでの滴の数を比べましょう。うがい薬の液は飲まず、終わったら水でよく流しましょう。

  • 研究の最前線のニュースを読む

    桐蔭横浜大学の宮坂研究室のサイトでは、ペロブスカイト太陽電池の研究の歩みや、横浜の大さん橋などで行われた実証試験のニュースを読めます。研究室の発見が、社会で試される様子を追ってみましょう。

    宮坂研究室(桐蔭横浜大学)
  • 大学や学会の一般向けの講演を聞く

    大学の公開講座や、学会が開く一般向けの講演会では、研究者の話を直接聞けます。化学の日(10 月 23 日)のころなどに、近くで開かれる催しを探してみましょう。終わったあとに質問をしてみると、研究者の考え方がよく分かります。

「研究者・理科の先生」に関連するコミュニティ

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よくある質問

研究者と先生、両方を目指すことはできますか?

大学で理科の教職課程を取りながら、研究室で卒業研究に取り組めます。大学院に進んでから教員になる人も、教員を続けながら大学院で学び直す人もいます。

研究者になるには、とても優秀でないといけませんか?

成績だけで決まるわけではありません。うまくいかない実験を工夫して続ける粘り強さや、小さな変化に気づく観察力が大切です。ペロブスカイト太陽電池も、発電効率 3〜4% の小さな成果から始まりました。

化学の先生は、物理や生物も教えますか?

中学校の理科の先生は、化学だけでなく、物理・生物・地学の内容も教えます。高校では化学の授業を中心に受け持つことが多いですが、学校の事情でほかの科目を受け持つこともあります。