応用物理・物性材料工学系とは？ どんな学問か、どこで専攻できるか
スマホの半導体、電気自動車の電池、曲がるディスプレイ——最先端の製品の心臓部には、必ず「新しい物質」があるんだ。応用物理・物性材料工学系は、物理学の力で物質の性質(物性)を解き明かし、役立つ材料や技術に変える学問だよ。「物理は好きだけど、理学部で理論を突き詰めるのと、工学部でものづくりをするのと、どっちだろう」——そんなきみのために、ちょうど真ん中にあるこの分野を照らしてみよう。
🌊応用物理・物性材料工学系は「イメージ」と「実際の学問」がかなり違う
世間一般のイメージ
「応用物理って、物理の応用問題を解く学科？」と名前から想像されがちだよ。物性・材料と聞いても、金属を叩いたり混ぜたりする地味な作業をイメージする人が多いかもしれないね。
実際の学問としての応用物理・物性材料工学系
実際は、量子力学を使って物質の中の電子のふるまいを設計する、現代物理学の応用最前線なんだ。半導体が電気を通したり通さなかったりするのも、磁石がくっつくのも、ぜんぶ物質の中の電子の物理で説明できるんだよ。そのしくみを理解すれば、逆に「欲しい性質を持つ物質」を狙って作れるようになるんだ。
超伝導(電気抵抗ゼロ)、半導体、太陽電池、量子コンピュータの材料——ノーベル物理学賞の多くがこの分野から出ていることからも、基礎と応用の近さがわかるんだって。理学部の応用物理系と工学部の物性・材料系は重なりが大きくて、どちらに置かれているかは大学次第。物理学科より「使える物理」に寄っていて、材料工学より「物理の原理」に寄っている——その中間地帯がこの分野の持ち場なんだよ。
🔍学べる内容の例
物質の中の電子や原子のふるまいを記述する、この分野の共通言語だよ。ここを避けては通れない、いちばん大事な土台なんだ。
なぜ金属は電気を通し、ゴムは通さないのか。物質の性質が生まれるしくみを電子のレベルから学ぶんだ。
金属・半導体・セラミックス・高分子の構造と性質、そして新材料の作り方を学ぶよ。原子の並び方が性質を決めるんだって。
電子顕微鏡などでの精密計測と、スーパーコンピュータで物質を設計するシミュレーションを学ぶんだ。実験と計算の二刀流だよ。
半導体素子・センサー・太陽電池など、材料を実際の部品に仕上げる技術を学ぶよ。物理がものづくりに変わる瞬間なんだ。
🔬研究テーマ例
より高い温度で超伝導になる物質を探す研究だよ。実現すれば送電ロスのない社会やリニアモーターカーの進化につながる、夢の大きいテーマなんだ。
量子ビットを作るための超伝導材料や半導体の研究が世界中で競争になっているんだ。物性物理はその主戦場なんだって。
全固体電池や高効率太陽電池の材料を、電子レベルの理解から設計する研究だよ。脱炭素社会の鍵を握るテーマなんだ。
膨大な物質データをAIで解析して、有望な新材料の候補を予測する「マテリアルズ・インフォマティクス」が急成長しているんだって。
⛵どんな人に向いている？
物理と数学が好きで、「なぜそうなるのか」を原理から理解したい人に向いているよ。そのうえで、理論だけで終わらせず「役立つものにしたい」気持ちがあるなら、まさにこの分野なんだ。実験でコツコツとデータを取る根気、目に見えないミクロの世界を数式でイメージする力が活きるんだって。
この学問にピンときたなら、きみの好き・得意をボクに教えてよ。応用物理・物性材料工学系以外にも、きみに合いそうな学問の島がまだあるかもしれないから、一緒に探しに行こうよ。
🌅卒業後の進路・関連職業
半導体・電子部品・素材メーカーの研究開発職が代表的な進路のひとつだよ。半導体産業の国内投資が活発になっていて、2024年の時点で、半導体の業界は人材が足りない状態なんだって。電機・自動車・エネルギー業界のほか、計測機器や特許(知財)の分野でも物理の素養が求められるよ。大学院進学率が高く、修士で企業の研究開発に進むのが典型パターンなんだって。
🐚よくある質問
❓ 物理学科とはどう違うんですか？
物理学科が宇宙や素粒子まで含めて自然の法則そのものを探究するのに対して、この分野は物質・材料という「役立つ出口」に照準を合わせているんだ。学ぶ物理の中身はかなり重なるから、「原理の探究か、応用か」の重心で選ぶといいよ。詳しくは物理学とは？も参考にしてね。
❓ 物質・材料工学とはどう違うんですか？
重なりの大きい隣どうしだけど、材料工学が金属・セラミックスなど材料そのものの製造・改良に軸足を置くのに対して、応用物理系は量子力学など物理の原理からのアプローチが強いんだ。詳しくは物質・材料工学とは？も参考にしてね。
❓ 何学部にあることが多いですか？
工学部・理工学部の応用物理学科・物理工学科・マテリアル系学科として置かれることが多く、理学部の物理学科の中に応用物理コースを持つ大学もあるよ。「理工学部」の中身は大学ごとに大きく違うから、「理工学部」は大学によって規模も中身も別物も読んでみてね。
❓ 数学と物理はどのくらい必要ですか？
理系学部の中でもかなり使うほうだよ。微積分・線形代数と量子力学は日常の道具になるから、高校の物理・数学をしっかり固めてくることが、入学後の伸びを決めるんだ。逆にそこが好きなら、これほど楽しい分野はないんだって。
⚓応用物理・物性材料工学系が専攻できる大学の例(全国)
環境数物科学科2コースのうち機能デバイス物理コース。電子系の分野では物理法則をデバイスに応用する技術を、素材・材料系の分野ではその機能を向上…
数物科学科3コースのうち物質宇宙物理学コース。機能性新材料分野と宇宙物理学分野を中心に、基礎的な自然法則への興味を喚起し、その応用展開への道…
1・2年次に工学・理学の基礎を幅広く固めたのち3年次に分属する4主専攻の一つ。レーザーによる時間分解計測や走査プローブ顕微鏡による空間分解計…
物質・材料を対象に物理学と電子工学・情報工学を融合して学ぶ専攻。低学年では数学・物理・化学・生物学など自然科学の基礎を固め、高学年では電磁気…
素粒子から宇宙までの幅広いスケールを研究対象とする学科・コース。力学・電磁気学・量子力学・熱統計力学といった基礎理論をコース必修科目と実験科…
古典力学・電磁気学・量子力学・統計力学を体系的に学び、宇宙・素粒子・凝縮系理論・量子情報科学・ナノサイエンス・フォトニクス・画像音声処理など…
2026年4月に応用化学科と材料機能工学科を統合して開設された化学・物質学科の1専攻。学科の入学定員は150名で、出願時に専攻まで選んで受験…
光や超音波、磁石(電子スピン)の性質を実験と理論の両面から深く学ぶコースです。太陽電池の高効率化や高性能な医療診断機器、高密度メモリの開発な…
2026年4月に開設された学科。入学定員62名。デジタル化が進む現代に、その根幹を支えるエレクトロニクスをグリーンにデザインする、日本で初め…
物理学を起点に、物質科学・光科学・生命科学など幅広い分野への応用を学ぶ学科目。光計測技術の開発をはじめ、物理の考え方をさまざまな科学分野へ橋…
物質科学科3履修コースのうち物性コース。物質の持ついろいろな物性を電子・原子レベルで理解し、実験的に解明する手法の修得をめざす。物性基礎コー…
3年次に所属を選ぶ3コースの一つ。物性物理学を軸に、原子・分子レベルの現象を扱うナノサイエンスの視点から新素材・デバイスにつながる先端科学を…
力学・電磁気学・熱力学・量子力学などの基礎物理学に、固体物理学や材料科学を組み合わせて学ぶ専攻。「固体物理学」で結晶中の原子や電子の振る舞い…
物理学と情報学を融合させ、物質・分子・原子を対象とした物理専門教育とデータ活用力を身につける。2年次から半導体工学の基礎を学び、3年次には結…
量子力学・統計力学・熱力学・電磁気学などの物理学の基礎科目に加え、光物理学・固体物理学などの応用専門科目を学ぶコースです。3年次には超伝導計…
物性物理を基礎に、スピントロニクスや超伝導、熱電材料、生体分子モータなど新しい機能を持つ材料・デバイスの原理を探究するコースです。ナノテクノ…
1・2年次に工学・理学の基礎を幅広く固めたのち3年次に分属する4主専攻の一つ。固体物理学と電子工学の基礎を学んだうえで、トランジスタや半導体…
5つの専門コースの一つ。基礎電磁気学や電気回路など全コース共通の基礎科目を1・2年次に固めたうえで、光エレクトロニクスや先端デバイス技術を中…
物理工学・電気電子工学を軸に、物質の物理的性質や変換メカニズムを探究するコース。1年次に数学・化学・物理の基礎を固めたうえで2年次後期に分属…
固体中の電子・分子・原子や光による多様な物理現象を、理論と実験の両面から探究するプログラム。量子エレクトロニクスや半導体工学、電子回路学など…
3コースの1つ。半導体・レーザー・超伝導物質・太陽電池・量子コンピュータなど、光・電子技術の基盤となる量子力学の応用を学ぶ。電磁気学・解析力…
物質の挙動を原子レベルで予測し、思うがままに加工・計測して新たなデバイスを生み出す「ものづくり」を追求する学科目。物理学の知識を土台に、独自…
2026年4月、物理学科を改組して開設。「宇宙」と「量子技術」を柱に、宇宙観測・理論天文学から量子物理学・量子エレクトロニクス、半導体・光物…
「物質科学を学び光と電子を操ろう」を掲げ、電子デバイスや光学現象の解析を通じてエレクトロニクス技術の基礎から応用までを学ぶメジャー。ホログラ…
量子物理や半導体基礎物性を土台に、高性能な電子デバイスや集積回路システムの技術を学ぶプログラム。「電子物性基礎」「論理システム設計」「半導体…
基礎科学・電子工学・機械工学・応用化学・応用物理・情報工学など複数分野の教育・研究を「光」という統一テーマのもとに体系化した、全国的にも珍し…
1・2年次に電気回路・電子回路・電磁気学・量子力学など電気電子工学の基礎を重点的に学んだのち、3年次から分かれる3分野の1つ。材料・デバイス…
量子力学や相対論など現代物理学の「論理」と、それを現実社会に活かす「応用」を橋渡しし、イノベーションを生み出す人材を育成する学科。物質科学・…
基礎物性、エレクトロニクス、フォトニクス、情報システムなど、電子工学と物理学にまたがる最先端分野を学ぶ学科。1年次は理工系共通の基礎科目を履…
物理学と応用数学の基礎をしっかり学んだうえで、固体物理、光エレクトロニクス、システム、情報・制御工学など現代のキーテクノロジーを幅広く学ぶ学…
半導体をはじめとする電子デバイスの基礎原理から集積回路の設計までを一貫して学ぶプログラム。半導体材料の性質を理解する物理の基礎から、電子デバ…
物理と数学を基盤に「ものづくり」に活かす応用物理学を学ぶ学科です。量子・情報物理、創発物性科学、情報計測・情報制御という3つの研究分野を軸に…
エレクトロニクス・ナノテクノロジー・マテリアルサイエンスを支える電子物理工学を学ぶ学科です。線形代数や基礎物理学など理工系の基礎科目を固めた…
物理学・数学などの基礎科学を系統的に学びながら現代物理学の素養を身につけ、演習や実験を通じて電子物性工学・物理計測工学の基本原理を習得する。…