ものづくりの研究開発

物理の大発見は、大学だけで生まれるわけではありません。1958 年、電機メーカーの研究者だった江崎玲於奈さんは、電子が本来は通れない壁をすり抜ける「トンネル効果」を、半導体の実験で示しました。このしくみを使ったエサキダイオードは、量子力学の性質を使った最初の電子部品とされ、1973 年のノーベル物理学賞につながりました。

2009 年の物理学賞も、会社の研究所の成果に贈られました。1966 年、イギリスの通信会社の研究所にいたチャールズ・カオさんは、ある計算を示しました。不純物の少ないガラスなら、光の信号を 100 km 以上届けられるというのです。当時の光ファイバーで届くのは、20 m ほどでした。1969 年には、アメリカのベル研究所のボイルさんとスミスさんが、デジタルカメラの目となる CCD を発明しています。

電池にも物語があります。化学メーカーで働いていた吉野彰さんは、1985 年に、実用になるリチウムイオン電池を初めてつくりました。1991 年に売り出され、いまではスマートフォンや電気自動車に欠かせません。吉野さんは 2019 年にノーベル化学賞を受けています。製品をよくしようとする研究が、世界を変える発見になることがあるのです。

研究開発の毎日は、測ることから始まります。同じ試作品でも、測るたびに値は少しずつばらつきます。何回測って平均をとるか、測定器の精度でどこまで言えるか。大学の物理学実験では、こうした誤差の扱いを 1 年生から練習します。

次に大切なのが、モデルを立てて近似する力です。たとえば電池の寿命を確かめるのに、何年も待つことはできません。そこで温度を上げて劣化を早める試験をし、温度と劣化の速さの関係を式にします。その式を使って、ふだんの温度で何年もつかを見積もります。

測定や計算には、プログラミングも欠かせません。何千回分の充電と放電のデータを自動で集めて整理したり、電子や熱の流れをシミュレーションしたりします。多くの大学の物理学科では、実験のデータ処理や数値計算の授業でプログラムを書きます。

大学院で研究の経験を積んでから、研究開発の仕事に就く人もいます。2025 年 3 月に、理学(物理学・化学・数学など)の修士課程を修了して就職した人のうち、約 2 割の 982 人が、製品の開発に携わる技術者として働き始めています(学校基本調査)。

物理学科のほか、応用物理学科や物理工学科、電気電子工学科、材料工学科などからも、この道に進めます。日本物理学会の大会では、2019 年から、物理を学ぶ学生と企業が出会う「キャリアパス展示」も開かれています。

分からないことを放っておけない人、うまくいかない原因を探すのが好きな人に向いています。経験を積むと、開発チームのリーダーや、新しい技術を探る研究職、特許や技術の企画の仕事などへ進む道があります。