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本研究科は、数学、物理学、化学、物理工学、物質工学、材料工学に関する教育と研究に携わっています。その理念は、
１）知の追求、発見、蓄積とその体系化に挑戦し、そこから生まれる学術成果と有益なテクノロジーを社会に発信すること、そして、
２）そのような過程で若い科学者、技術者を育成し、次世代を担う人材として社会に送り出すことです
２１世紀の大学としては、人類や生態系にとって緊急かつ深刻な課題として浮上した生命環境問題やそれに付随するエネルギー、異常気象、水の問題などに積極的かつ果敢に取り組む必要があり、
また、社会からも期待されています。そのような課題の解決には、あらゆる学術領域を横断して協力することが重要になります。
また、人類にとって宝となるような新たな知の探求を使命とする理学の研究においても、分野横断的な視点での研究がますます重要となってきています。
このような自然科学および応用科学の新しい学際領域への発展のために、数学や自然科学、ナノサイエンス（物質科学)やナノテクノロジー、
生命環境材料工学などにまたがる分野横断的教育研究プログラムを開発し、その充実を図りながら、社会の要請に応える学域の形成を押し進めること、
さらに最先端の科学とテクノロジーに関わる教養教育の開発と確立を目指すことが、21世紀の大学の新たな使命であると考えます。
先端的研究者並びに高度専門技術者の人材養成を行うことは、最も重要な本研究科の使命です。そこで、研究科内の個々の優れた研究ポテンシャルを有する教員による教育研究システムの高度化に加えて、
つくばの地の利を生かして、優れた研究機関(独立法人研究所と企業研究所)と協力したつくば連携教育研究システムの構築を進めています。具体的には、
１）つくばにある豊富な人材と多くの優れた研究機関の集積効果、それらの相乗効果を具体的にどのような手法と仕組みで引き出すか、
２）そのために如何に研究と人材育成のための"異文化間の共鳴場"を作りあげるか、ということで多様な努力をしてきています。
さらに、国内外の教育研究機関との連携をより拡充することが優れた人材育成には必要であり、これは人間社会にとって大切な知的交流および国際化にも繋がることから、
重要課題として展開を試みています。
本研究科は、このような理念と使命を持ち、外部の優れた研究機関等と一体になって、つくばに素晴らしい大学町を造り出すという新たな試みを推進しています。
その心は、ナノサイエンスや数理科学、それらの応用・出口を見究めたナノテクノロジーなどのいくつかの分野で、つくばが世界の中心（メッカ）になろうという大きな挑戦であり、
同時に科学・技術の光と影の部分をつくばの異なる研究機関や大学内の異分野との協働によっても世界で逸早く検討し、つくばから世界に発信しようということです。
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