神戸大学 大学院理学研究科・理学部

理学部・理学研究科の強み・特色

1.他大学・他学部にない独自性(強み)

ミッション再定義に基づく理学部・理学研究科の独自性(強み)

 理学部・理学研究科は、グローバルな先端研究の推進を図りつつ、自然科学分野の探求と創造に寄与する人材養成を行い、世界的水準の学術研究に寄与することを目指して教育研究に取り組んでおり、以下の強みや特色、社会的な役割を有している。

  • 世界に開かれた国際都市神戸に立地する大学として、幅広い知識と高い専門性を有し、学際的視野、豊かな創造性・国際性、課題探求能力を有する高度専門職業人の育成の役割を果たすとともに、高度な研究能力を持つ先導的な人材の育成の役割を果たす。
  • 理数系共通教育の中核を担いつつ、体系化されたカリキュラムによる少人数精鋭教育を実施している。分野横断的科目の実施と国際的な研究連携を活かし、グローバルに活躍できる理系人材を育成する学部・大学院教育を目指してさらなる改善・充実を図る。
  • 代数幾何と可積分系、数学計算プログラム、電子型ニュートリノ出現現象、LHC加速器ATLAS実験によるヒッグス粒子発見、分子レベルでの音の影響、イオン液体、アミロイド線維、植物の発生成長、RNA生物科学、DNA損傷・修復、地磁気逆転、マグマ活動、星間物質の進化と衝突実験、等の学術的価値の高い特色ある研究を行い、国際的に高い研究水準を維持するとともに、分野を越えた融合研究を推進する全学協力体制も活かし、理学分野の優れた研究の発展と新規領域の開拓により、世界トップを目指す研究を推進する。さらに、3つのグローバルCOE研究を継承しつつ、欧州合同原子核研究機構、国際宇宙科学研究所、海洋研究開発機構、あるいは国内外の大学・研究機関との連携を推進し、アジア・世界における理学分野の研究ネットワークの拠点をめざす。
  • 模擬授業、サイエンスセミナー、関西科学塾等の連携活動を通じ、中高生・市民の理学系学問への関心を高めるとともに、理学系教員の輩出により、理学系教育の高度化に寄与する。さらに地域企業との共同研究の推進等により、地域産業界の高度化・活性化に寄与する。
  • 企業等に在職のまま博士後期課程へ入学を希望する社会人を受け入れており、社会人の学び直しを推進する。

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神戸大学の基礎・教養教育の中核としてのはたらき

(以下、太字の事項は上記の「ミッション再定義」においてエビデンスとして引用した事項を示す。)

 理学部・理学研究科の教員は、神戸大学11学部に毎年入学する2,700人を超える学生に対する数学および理科分野の基礎・教養教育を担当する教育部会の中核をなしている。現代社会が科学技術を基盤として動いていることから、数学および理科分野の基礎・教養教育は理系学部学生のみならず人文社会系学部学生にとってもきわめて重要であり、その中核組織としての理学部・理学研究科は神戸大学にとって必要欠くべからざる部局である。
 また、理学部・理学研究科における教育は、教員数110人余りに対して学部入学定員が140人、大学院博士前期課程入学定員が120人、博士後期課程入学定員が29人と比較的少人数で実施されており、卒業・修了者は理学分野で共通する論理的な思考力や問題解決能力を身に付ける。このような能力は社会のあらゆる場面で必要とされるものであり、このため、卒業・修了者の職種は、理学各分野の基礎知識や応用力が活かせる中学・高校および大学の教員、公的研究機関や民間企業等の研究開発・技術職にとどまらず、公務員や一般企業の営業職など多様であり、この点は神戸大学の他学部にはない特色である。

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新たな素粒子の発見をはじめとする自然科学分野の世界的に優れた研究を展開

理学部・理学研究科における研究活動は非常に活発であり、学術上きわめて重要な研究も多い。以下に理学5専攻の最近の研究活動を紹介する。

■数学専攻

 齋藤政彦教授は、研究代表者として大型研究プロジェクト「代数幾何と可積分系の融合と新しい展開」基盤研究(S)(平成19(2007)~23(2011)年)、および「代数幾何と可積分系の融合と深化」基盤研究(S)(平成24(2012)~28(2016)年)を推進している。これらのプロジェクトに基づく論文発表や研究集会開催等による当該分野への貢献は、国際的に高く評価されている。前川泰則准教授(現・東北大学准教授)による非圧縮性粘性流体におけるBurgers渦の研究は、従来の摂動論的解析を超えて、大きな渦Reynolds数あるいは非軸対称パラメータの場合を解明した画期的成果であり、平成21(2009)年第26回井上研究奨励賞を受賞した。また、先行する関連研究により2008年度日本数学会建部賢弘奨励賞も受賞している。W.Rossman教授、佐治健太郎准教授(他3名)による双曲的3次元空間における曲面の研究は、与えられた特異点の特異点型について従来にない簡潔な判定条件を与えた。この結果は、多数引用されるなど国際的に高く評価されており、様々な応用や拡張などその後の研究にも大きな影響を与えている。吉岡康太教授(他1名)による4次元ゲージ理論のインスタントン・モジュライ空間の研究は、表現論や幾何学など純粋数学における重要性は言うに及ばず、弦理論をはじめとする数理物理学の先端的研究においても本質的かつ画期的な成果として多数引用され、国際的に極めて高く評価されている。高山信毅教授はD加群計算などの高度な数学計算プログラムを開発・実装し、関連する数学研究の進展に大きく貢献している。野呂正行教授は数式処理ソフトウエアRisa/Asirの開発・公開を通して、グレブナー基底計算の効率化などで顕著な成果をあげている。両者が参加するプロジェクト"KNOPPIX/Math"は,数学研究者の枠に留まらず広く関心を呼んでいる。

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■物理学専攻

 物理学専攻は、研究分野ごとに分類した3つの大講座で構成されている。それらは、物理学を理論的な側面から探究する理論物理学講座、自然界の最も基本的な構成粒子=素粒子の性質を実験的に研究する粒子物理学講座、我々の身のまわりの物質が示すさまざまな物理的性質を実験的手法により研究する物性物理学講座の3講座である。
 理論物理学講座では、播磨尚朝教授の研究活動に関して、JPSJ注目論文が2010年3月と4月にそれぞれ選出された。また、早田次郎教授が2013年10月に着任したが、早田次郎氏が指導教員を務める学術振興会特別研究員の宝利剛研究員が国際会議「JGRG24」において優秀講演賞(金賞)を受賞した。
 粒子物理学講座が参画する長基線ニュートリノ振動実験T2K実験グループは、2011年6月に世界で初めての電子型ニュートリノ出現現象の兆候を報告し、2013年7月にその後に得られた3.5倍のデータを加えて、この転換過程が確かに存在することを確立しました。また、粒子物理学講座が参画する、世界最大の加速器LHCを用いたATLAS実験グループは2012年7月に新粒子発見の兆候を報告し、その後ヒッグス粒子と断定され、素粒子物理学史上の大きな発見の1つとなった。この成果により、ATLASグループは2013年の学長表彰を受賞した。
 物性物理学講座では、太田仁教授が2008年にInternational EPR/ESR Society (IES) Silver Medal 2008 for Instrumentationを受賞した。IESはESRに関する唯一の国際学会で、3年に一度各分野のSilver Medalが授与される。また、2008年以後、物性物理学講座所属教員により、以下の論文選出や受賞がある。JPSJ注目論文には2008年12月、2011年4月、8月、2012年9月、2014年10月に選ばれている。松岡英一准教授は第2回日本物理学会若手奨励賞を受賞した。大道英二准教授は第5回日本赤外線学会奨励賞、第3回日本物理学会若手奨励賞、電子スピンサイエンス学会奨励賞を受賞している。菅原仁教授は第15回日本物理学会論文賞を受賞、小手川恒准教授は第7回日本物理学会若手奨励賞した。また、2014年10月に小手川准教授・藤教授・菅原教授らがCr系で初めての超伝導を圧力下発見し、JPSJの注目論文に選出された。

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■化学専攻

 化学専攻では,無機化学・有機化学・物理化学といった研究分野を横糸とし,物質合成手法や物質解析方法論をといった研究手法を縦糸とした研究体制を組み,神戸大学オリジナルの合成手法および解析方法の開発を行うことで,化学分野における一般性と特殊性のバランスを保ちつつ新しい概念の創出と新規学際領域の開拓を目標としている。このような専攻の研究戦略に基づいて,これまで多くの成果をあげてきた。物質合成の方面からは,内野隆司教授の研究グループは,代表的酸化物結晶である酸化マグネシウムの物性制御の新しい方法論を確立し,希土類元素など通常必要となる光活性元素を添加することなく,可視域の幅広い波長域でレーザー発振させることに世界で初めて成功した。また,瀬恒潤一郎教授の研究グループでは,8の字型のねじれ構造を持つ大環状化合物に対して金属を配位させることにより、構造を固定すると同時にねじれの向きを一方に偏らせることに成功した。物質解析に関しては,富永圭介教授の研究グループではテラヘルツ光を使った分光計測により,蛋白質の一種であるバクテリオロドプシンが,水とゆるく結合した水和状態でのみ蛋白質としての機能が発現する温度において熱的に活性化されることを明らかにした。また,大西洋教授の研究グループでは,アルカリ土類金属を混ぜ込んだ光触媒の励起ダイナミクスを赤外パルスを使って時間を区切って観測することで,光による水の分解反応における電子の役割について明らかにした。新規学際領域としては,津田明彦准教授の研究グループでは,二重らせん構造を持つDNAが液体の渦の流れに沿ってらせん状に配向する現象を見出し,さらに右巻きの二重らせん構造を持つDNAは、左巻きのDNAよりも右巻きの渦を好んでらせん配向することを明らかにした。また,茶谷絵理准教授の研究グループでは,アミロイド線維伸長反応にて経由する伸長中間体を捉えることに成功した。これまで観察が困難であった条件下での伸長反応の観察を実現し、透析アミロイドーシスの原因タンパク質であるβ2ミクログロブリンについて過渡的な中間体の蓄積をはじめて確認した。2014年6月に津田研究室と大西研究室の共同研究の成果がNature Chemistryにハイライトされ、朝日新聞の地域ニュースにおいて津田准教授の研究が紹介された。2014年8月には津田准教授、秋本准教授、および大阪大学の共同研究グループが、新しい超分子光化学反応を発見し、Org. Biomol. Chem. のハイライト論文として雑誌の表紙を飾った。

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■生物専攻

 生物学専攻では3講座体制で、モデル種から希少種に至る多様な生物を用いて分子や細胞などのミクロレベルから個体や種などのマクロレベルまで幅広くカバーした研究を行い、国際的に優れた特色ある研究成果を継続的にあげている。生体分子機構講座は、動物の神経・行動や植物の代謝・成長発生に関する生理機能の研究を特色とし、最近は、尾崎まみこ教授、北條賢特命助教らによる昆虫の味覚と嗅覚を司る感覚神経の相互作用に関する研究(Chemical Senses, 2014)社会性昆虫における個体間コミュニケーションにおける化学感覚タンパク質の研究(Scientific Reports, 2015)、佐倉緑准教授による昆虫の経験に基づく行動変容とその神経機構の研究(日本比較生理生化学会、第23回吉田奨励賞受賞、平成26(2014)年10月)のほか、脳神経の働きや修復を支える分子・細胞機構の研究が進められている。また、三村徹郎教授らによる植物の物質代謝や運搬・貯蔵の研究、洲崎敏伸准教授らによる原生生物や共生微生物の研究などを基礎に、東北大震災後の土壌や水質の調査・回復の研究にも大きく関わっている。さらに、深城英弘教授らによる植物の根の発生成長の機構に関する研究(Development 2012, 神戸新聞 平成24(2012)年1月27日;Nature Communication, 2015)、石崎公庸准教授らによる、ゼニゴケを用いたオーキシン応答の可視化実験から信号伝達の進化を考察した研究(日本植物学会Journal of Plant Research Best Paper賞受賞、平成25(2013)年9月14日)、およびゼニゴケに種子植物の生殖成長の仕組みの起源があることを示す研究(Nature Communication, 2014)(石崎公庸准教授は2015年日本植物生理学会奨励賞を受賞、平成27(2015)年3月23日)、宮本昌明准教授らによる線虫における低分子Gタンパク質のシグナル伝達に関する研究(Development, 2013)など、興味深い成果が得られている。生命情報伝達講座では、動物の発生制御や細胞情報伝達の分子機構を中心に研究を行っている。最近では、影山裕二准教授らによる小さなペプチドを介した時期特異的な遺伝子発現制御に関する研究(Nature Cell Biology, 2014)、坂本博教授らによる神経の発生と可塑性に重要なRNA結合蛋白質HuDの特定と作用機序の研究(Molecular Cell, 2009)、井上邦夫教授らによるマイクロRNAによる翻訳抑制機構に関する研究(Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A, 2011)、菅澤薫教授らによる紫外線によるDNA損傷の認識と修復に必須のユビキチンリガーゼ複合体の構造と作用機序の研究(Cell, 2011)および関連タンパク質の研究(Nucleic Acids Research, 2015)が相次いでトップジャーナルに掲載された。また、受精・発生過程や癌化等における、蛋白質リン酸化やアポトーシスなどに注目したシグナル伝達の研究が進められ、国際会議や国際誌で多くの発表がなされている。生物多様性講座は、水生生物の系統分類や進化、生態の研究を特色としている。これまで、村上明男准教授らによる光合成藻の新規光センサー蛋白質複合体の構造と機能の解明(Nature, 2002)、60年来疑義の絶えなかった“真正紅藻の第二の葉緑素”がシアノバクテリア由来であることを証明した研究(Science, 2004)、川井浩史教授らによる多細胞海藻類初の全ゲノム解読・解析に成功した国際共同研究(Nature, 2010)などエポックメーキングな成果を出してきた。佐藤拓哉准教授は寄生生物ハリガネムシが森林生態系と河川生態系の物質循環をつなぐ重要な役割を果たしていることを明らかにし、国外の生態学の教科書で紹介されたほか、「信州フィールド科学賞」(平成25(2013)年11月30日)と優れた若手生態学研究者に与えられる日本生態学会「宮地賞」(平成26(2014)年3月)を受賞した。また希少種を含む水生植物が体系的に研究されており、多様性保全への寄与なども期待されている。

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■惑星学専攻

 近年,ゆっくりと揺れ,継続時間の長い「ゆっくり地震」と呼ばれる現象が世界各地で見つかってきている。広瀬仁准教授らは,豊後水道近辺で発生している性質の異なる3種類のゆっくり地震が,約6年に1度のペースで連動して起こっていることを初めて見出した。この場所は,昭和21(1946)年に起こった南海地震の震源域に隣接しており,両者の関連性が示唆される。この成果はScience誌(2010)に発表された。兵頭政幸教授らは,地層から地磁気逆転磁場と古環境を高精度で復元し,地磁気逆転がいつ起こったかを特定する方法を考案した。その方法を,年代論争が続くジャワ原人・化石産出層に適用し,同層の年代決定に初めて成功した。これは,地球科学だけでなく人類学にも貢献する成果である。この研究を含む一連の業績が評価され,兵頭教授に平成24(2012)年度日本第四紀学会学術賞が授与された。松野哲男研究員,島伸和教授らは,地球表層の活動的な系の一つである沈み込み・前弧・島弧・背弧系を理解することを目的に,中部マリアナ海域を対象に,史上最大の海底長期電磁場観測を実施した。この観測データを解析することによって,この海域の上部マントルの比抵抗構造を世界で初めて明らかにした。星は分子雲中のガス塊が重力収縮して生まれる。近年,太陽程度の質量の星が生まれる現場で,大型有機分子や炭素鎖分子が検出されている。相川祐理准教授らは,それら炭素系分子が関わるガスおよび氷の組成進化を理論的に明らかにした。この成果は,星形成の観測的研究だけでなく,星の周りで形成される惑星系の材料物質を探る研究にも貢献するものである。平成20(2008)年に発表された本論文の引用数は63と非常に高い。はやぶさ探査機が調査した小惑星イトカワは,より大きな小惑星が衝突破壊されて,その一部が互いの重力で再集積した天体であると考えられている。中村昭子准教授らは,イトカワを構成する巨礫の形や構造が,高速度衝突実験で生じるミリメートルサイズの破片のものに良く似ていることを示した。これは,天体の衝突破壊過程が,サイズスケールによらない普遍的なものであることを示唆している。山崎和仁助教,岩山隆寛准教授らは,2次元非圧縮性流体の微分幾何学的考察を行い,曲面を特徴づける代表的な量である平均曲率とGauss曲率が,それぞれ渦度と流体中の物質拡散を特徴づける指標に対応することを導いた。この結果は,曲率に基づく微分幾何学的アプローチが,地球流体力学においても有用であることを意味しており,微分幾何学的地球流体力学という新たな研究分野を生み出す起点となると期待される。本論文は,英国物理学会誌 (Institute of Physics)のselected paper に選ばれた。北場育子特命助教,兵頭政幸教授らは,大阪湾堆積物コアの花粉化石と古地磁気などを調べ,地磁気逆転にともなう地磁気強度減少期に起こった気候の寒冷化を発見し,その寒冷化が銀河宇宙線の増加による雲・アルベド効果に起因する可能性が高いことを定量的に示した。これらの成果は米国科学アカデミー紀要(2013)に発表された。地球惑星科学専攻(学科)では,2015年度から日本初の「惑星学専攻(学科)」へ名称変更することが決定した。この新しい名称の専攻(学科)では,地球科学・惑星科学・宇宙科学の融合を目指し,そして,海洋・宇宙立国をリードする人材の育成のため「見識を備えた有識者」と「独創的研究者」の育成を行う。その一環として,博士前期課程推薦入試制度の導入 (H29年度より導入予定) を決定した。大学院生兵頭龍樹と大槻圭史教授の研究論文が、Nature Geoscienceに掲載された。本研究は、土星のFリングと羊飼衛星の起源を初めて明らかにするとともに、それらの形成が土星の衛星系形成過程の自然な副産物として起きることを示した。本論文は当該号のhighlighted papersの一つに選ばれた。
 地球惑星科学専攻(学科)は,2015年度から日本初の「惑星学専攻(学科)」へ名称変更した。この新しい名称の専攻(学科)では,地球科学・惑星科学・宇宙科学の融合を目指し,そして,海洋・宇宙立国をリードする人材の育成のため「見識を備えた有識者」と「独創的研究者」の育成を行う。その一環として,H28年度より博士前期課程推薦入試制度を導入する。

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◆理学研究科

 上記のような国際的に評価される活発な研究活動に伴って、理学部・理学研究科は多くの外部研究資金を受け入れており、関連学内研究センターを除いた理学部・理学研究科本体が獲得した科研費は平成22(2010)-26(2014)年度の5年間で総額1,644,157千円(年度平均で約3億3千万円)、またその他の受託研究等の外部研究資金は平成21(2009)-25(2013)年度の5年間で総額719,006千円(年度平均で約1億4千円)に上る。特に、科研費については教員1人当たりで年間約340万円獲得していることになり、この数字は神戸大学内においてはトップレベルである。また、以下のように5専攻の中で3専攻がグローバルCOE研究に参画した。数学専攻:「マス・フォア・インダストリ教育研究拠点」(平成20(2008)-24(2012)年度)、生物学専攻「統合的膜生物学の国際教育研究拠点」(平成19(2007)-23(2011)年度)、地球惑星科学専攻「惑星科学国際教育研究拠点の構築」(平成20(2008)-24(2012)年度)。
 一方、理学部・理学研究科の教員のおよそ半数がそれぞれの分野の専門家として、文部科学省、日本学術振興会、地方自治体、民間研究助成財団等における各種の審議会、審査会、評価委員会等の委員として活動しており、社会的にも大きく貢献している。

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