上智大学 理工学部 物質生命理工学科 教員紹介｜竹岡裕子教授の機能性高分子・次世代材料研究とは

こんにちは！KOSSUN教育ラボ教務担当（上智大学推薦入試サポート）です。

今回のテーマは、

「上智大学 理工学部 物質生命理工学科の竹岡裕子教授と、機能性高分子・有機無機ハイブリッド材料の研究」です。

私たちの身の回りには、プラスチックや電子機器、太陽電池など、さまざまな材料が使われています。材料は同じように見えても、分子の構造や組み合わせを変えることで、電気を流す、光を出す、自然環境で分解するといった新しい機能を持たせることができます。竹岡裕子教授は、こうした「機能を持つ材料」を分子レベルから設計する研究に取り組んでいます。

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竹岡裕子教授の専門は機能性高分子・材料化学

竹岡教授は、上智大学 理工学部 物質生命理工学科の教授です。主な研究テーマは「機能性高分子・有機無機ハイブリッド材料の開発とその応用」です。

研究キーワードには、機能性高分子、有機無機ハイブリッド、ペロブスカイト化合物、太陽電池、生分解性高分子、共役系高分子、バイオマテリアル、バイオセンサーなどがあります。

研究室では、分子を設計して合成し、その性質を評価し、どのような用途へ応用できるのかまで一連の流れを考えながら研究しています。光、エネルギー、バイオ、環境という幅広い分野につながっている点が特徴です。

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高分子に新しい「機能」を持たせる

高分子とは、小さな分子が数多くつながってできた大きな分子です。私たちが日常的に使うプラスチックも高分子材料の一つです。

しかし、高分子は単に容器や包装に使われる材料だけではありません。分子構造を工夫することで、電気を流す導電性高分子や、光を発する高分子、生体との相性を考えた材料など、さまざまな機能を持たせることができます。

竹岡教授の研究では、「どんな分子構造にすれば目的の性質を持たせられるのか」を考え、実際に合成し、測定によって確かめています。

高校の化学で学ぶ高分子化合物も、大学では材料の性能を自分で設計する研究へと発展していきます。

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ペロブスカイト太陽電池の材料を研究

竹岡教授が取り組む代表的なテーマの一つが、ペロブスカイト化合物を利用した太陽電池材料です。

ペロブスカイトとは、特定の結晶構造を持つ物質の総称です。その中には、光を吸収して電気エネルギーへ変換する性質を持つものがあり、次世代の太陽電池材料として研究されています。

竹岡教授は、有機物と無機物を組み合わせた材料の構造や性質を調べ、太陽電池などの光デバイスへの応用を研究しています。

さらに、鉛を使用しないスズ系ペロブスカイト太陽電池についても研究を進めています。2026年には、有機分子を加えることでスズ系材料の性能や耐久性を高める研究成果も上智大学から発表されています。

「発電できればよい」だけでなく、使用する元素の安全性や材料の安定性まで考えるところも、材料研究の重要な視点です。

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自然に還る高分子材料を考える

もう一つの研究テーマが、生分解性高分子です。

生分解性高分子とは、一定の条件のもとで微生物などの働きによって分解される高分子材料です。竹岡教授は、こうした材料を環境循環材料やバイオマテリアルとして利用する研究に取り組んでいます。

プラスチックごみの問題を考えるとき、「プラスチックをすべて使わなければよい」と単純に考えることはできません。軽さや耐久性など、高分子材料だからこそ役立つ場面もあります。

そこで、必要な性能を保ちながら、使用後のことまで考えて材料を設計するという視点が重要になります。材料の便利さと環境への影響を両方考える研究です。

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バイオセンサーなど生命科学との接点も

竹岡教授は、共役系高分子を利用した生体分子認識やバイオセンサーについても研究しています。

バイオセンサーとは、生体に関係する分子などを検出し、その情報を電気や光などの信号に変換する技術です。

材料の構造を工夫し、特定の分子に反応する性質を持たせることで、これまで見つけにくかった物質を検出できる可能性があります。

ここでは、高分子化学だけではなく、生物や光、電子的な性質についての知識も関係します。材料科学と生命科学が交わる研究の一例といえるでしょう。

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物質生命理工学科だから広がる材料研究

上智大学 理工学部 物質生命理工学科では、物理学、化学、生物学、環境科学、材料工学などを複合的に学びます。

竹岡教授の研究を見ると、一つの材料がエネルギー、環境、生命科学など複数の分野につながっていることが分かります。

たとえば、ペロブスカイト材料を考えるときには化学や物理の知識が必要です。生分解性高分子では、材料そのものの性質だけでなく、環境との関係も考えます。バイオセンサーでは、材料と生体分子との相互作用についても理解する必要があります。

高校では別々に学ぶ化学、生物、物理も、大学では一つの材料を研究するために組み合わせて使うことがあります。

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高校の化学から「材料を設計する」視点へ

竹岡教授の研究に興味を持ったら、身近な製品の材料について考えてみましょう。

たとえば、「スマートフォンの画面に使われている材料はなぜ光るのだろう」「太陽電池はなぜ光から電気をつくれるのだろう」「使い終わったプラスチックはどうすれば環境中に残りにくくできるのだろう」といった問いがあります。

高校の化学で高分子や結晶、化学結合を学んだときに、「構造を変えたら性質も変えられるのではないか」と考えてみるのもよいでしょう。

材料科学では、すでに存在する物質の性質を覚えるだけでなく、目的に合わせて新しい物質をつくるという発想が大切になります。

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推薦入試では「環境や材料に興味がある」の先まで

上智大学 理工学部 物質生命理工学科の推薦入試を考えている人は、「環境問題に興味があります」「新素材を研究したいです」というところから、もう一歩具体的な疑問を考えてみましょう。

たとえば、「環境負荷を抑えながら高い性能を持つ材料はつくれるのか」「太陽電池では材料の違いが発電性能にどう影響するのか」「生分解する高分子と長持ちする高分子をどう使い分ければよいのか」と問いを広げることができます。

高校生の段階で新素材を開発した経験が必要ということではありません。授業や探究活動、身近な製品、環境問題に関するニュースなどから疑問を持ち、調べた結果、大学で何をさらに知りたいのかを考えることが大切です。

竹岡教授の研究を知ると、一つの分子や材料の工夫が、光、エネルギー、環境、生命科学などさまざまな分野につながっていることが分かります。普段使っている製品が「どんな材料からできているのか」というところから、物質生命理工学科での学びをさらに調べてみてください。

もし一人で整理するのが難しいと感じたら、KOSSUN教育ラボの無料個別相談も活用してみてください。

※本記事は、記事作成時点で上智大学公式サイト等に掲載されている情報を確認したうえで作成しています。入試制度、出願資格、試験内容、日程、カリキュラム、教員の所属・研究分野などは変更される場合があります。受験を検討している方は、必ず上智大学公式サイトおよび対象年度の最新の入学試験要項をご自身で確認してください。

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※この記事は専門家による監修のもと執筆されています。