• Ｘ 線用の回折格子を用いた新しいイメージング法（ 小角Ｘ線散乱コントラストイメージング法）により、画像検出器の空間分解能を1000 ? 10000 倍上回るnm オーダーの構造情報を非破壊で定量的に取得することに成功しています。軟組織の診断を含む医療診断や、ソフトマテリアルを含む材料の研究・開発、農作物、食品などの研究・開発、光学素子の精密評価など、様々な応用展開を期待しています。

医療診断機器の開発、有機・無機材料の研究・開発、農林水産業、食品加工業など、様々な応用分野との産学連携の可能性を期待しています。

放射光X線・赤外光・超短パルスレーザーといった様々な光源を用いて、表面や界面の反応プロセスをリアルタイムで観測し、そのメカニズムを明らかにしています。近年、高輝度軟Ｘ線を用いたピコ秒時間分解X線光電子分光システムや雰囲気X線光電子分光システムを開発し、触媒表面・界面の分子や光励起キャリアのオペランド計測に成功しています。

触媒や電池などの物質・エネルギー変換の反応場はガスや液体に接しており、真空中での計測を前提とした従来の表面科学手法では直接観測することは困難でしたが、反応場を反応中に直接計測するオペランド計測が可能になりました。

• 触媒・光触媒、燃料電池、リチウムイオン電池などの表面・界面の計測
• NanoTerasuでは軟X線に加えてテンダーX線～硬X線を用いた新規オペランド計測法を新たに開発
• 反応場を反応中に直接計測可能な「オペランド」計測の開発

触媒・光触媒、燃料電池、リチウムイオン電池など実用材料における表面機能高度化や、環境技術、C1グリーンケミストリー物質変換技術開発に役立てたいと考えています。

細胞や食品などのマイクロからナノスケールの構造を可視化し、生命現象や食感の構造基盤を解明するために、放射光イメージング技術やX線分析を用いた技術開発を進めています。また、不均一な化学状態や相変化を理解するために、スペクトルイメージングと機械学習による画像解析も行っています。

自然に近い状態での試料観察を目指しています。例えば大気環境下、湿潤環境下、クライオ環境下での計測技術や新しいイメージング法、低線量での撮影技術を進めています。

• コヒーレントX線回折イメージング技術の開発と生命・食農分野への展開
• 機械学習などを活用したスペクトル画像解析技術の開発
• X線吸収分光や小角・広角X線散乱を用いたスペクトルイメージングと機械学習を活用した画像解析技術
• 生命・食農分野での放射光利活用方法の開拓

条件ごとの食感の差異の可視化等から食品開発等への展開や、ソフトマテリアル、エネルギーデバイス等にも応用することが可能です。

• 放射光を光源とするイメージング・分光技術を駆使することで実用バルク材料全体の構造・元素・電子状態を多元的に可視化することができます。特に、放射光のコヒーレント成分を利活用したコヒーレント回折イメージングは、X 線領域で未踏であったナノスケールでの構造可視化を実現する次世代の可視化計測法として注目されています。また、近年の情報処理技術の発展に伴い、３次元空間に分布する元素・電子状態の情報から構造−機能相関に関する特徴的な情報を抽出することも可能になりつつあります。先進的X線光学技術を駆使した次世代の放射光イメージング・分光法の開拓を基軸とし、高度情報処理技術を活用することで、実用材料の機能を可視化する基盤を構築することを目指します。

細胞や食品などのマイクロからナノスケールの構造を可視化し、生命現象や食感の構造基盤を解明するために、放射光イメージング技術やX線分析を用いた技術開発を進めています。また、不均一な化学状態や相変化を理解するために、スペクトルイメージングと機械学習による画像解析も行っています。

自然に近い状態での試料観察を目指しています。例えば大気環境下、湿潤環境下、クライオ環境下での計測技術や新しいイメージング法、低線量での撮影技術を進めています。

• コヒーレントX線回折イメージング技術の開発と生命・食農分野への展開
• 機械学習などを活用したスペクトル画像解析技術の開発
• X線吸収分光や小角・広角X線散乱を用いたスペクトルイメージングと機械学習を活用した画像解析技術
• 生命・食農分野での放射光利活用方法の開拓

条件ごとの食感の差異の可視化等から食品開発等への展開や、ソフトマテリアル、エネルギーデバイス等にも応用することが可能です。

現在の電子デバイスは電子の移動を利用しているためジュール熱が発生し小型化・高速化が困難になるという課題があります。これを解決するためスピン波を利用するデバイスの研究開発を行っています。スピン波には、長距離伝搬が可能、絶縁体中でも伝搬が可能という利点があります。スピン波の観測のため、Ｘ線磁気円二色性によるスピン波の空間的分布を観測する技術を構築しています。

ジュール損失がない超低消費電力の次世代デバイスの実現を目指しています。高輝度の光源を有するナノテラスを用いることで、100 nm以下の高い分解能での観測が可能になることが期待できます。

• スピン波（マグノン）伝搬を利用した、ジュール損失がゼロであるデバイスの研究
• NanoTerasuの輝度が高い軟Ｘ線を使うことで高分解能のスピン波観測の可能性
• スピン波の波の性質を用いた高周波デバイスや新しい計算手法への展望

広く応用が期待されるスピンデバイスにおけるスピン波観測技術を提供することで実用化を支援するとともに、磁性絶縁体を利用したマグノンデバイスによる電子デバイスの超低消費電力化の実現を目指しています。

放射光X線・赤外光・超短パルスレーザーといった様々な光源を用いて、表面や界面の反応プロセスをリアルタイムで観測し、そのメカニズムを明らかにしています。近年、高輝度軟Ｘ線を用いたピコ秒時間分解X線光電子分光システムや雰囲気X線光電子分光システムを開発し、触媒表面・界面の分子や光励起キャリアのオペランド計測に成功しています。

触媒や電池などの物質・エネルギー変換の反応場はガスや液体に接しており、真空中での計測を前提とした従来の表面科学手法では直接観測することは困難でしたが、反応場を反応中に直接計測するオペランド計測が可能になりました。

• 触媒・光触媒、燃料電池、リチウムイオン電池などの表面・界面の計測
• NanoTerasuでは軟X線に加えてテンダーX線～硬X線を用いた新規オペランド計測法を新たに開発
• 反応場を反応中に直接計測可能な「オペランド」計測の開発

触媒・光触媒、燃料電池、リチウムイオン電池など実用材料における表面機能高度化や、環境技術、C1グリーンケミストリー物質変換技術開発に役立てたいと考えています。

4 インチ、6インチ、一部8インチのMEMSを中心とした半導体試作開発のための共用設備で、必要な装置を必要なときに時間単位でお使いいただけます。東北大学に蓄積された関連ノウハウが利用可能で、スタッフが試作を最大限支援します。東北大学西澤潤一記念研究センターの2 階スーパークリーンルームのうち、約1,200m2を主に利用しています。装置、料金については、ホームページをご覧ください。

経験豊富な10人以上の技術スタッフが支援します。エッチング、成膜などの各プロセスの標準的な加工条件を提供していますので、ご要望に応じた試作がすぐに開始できます。シリコン以外の様々な材料にも対応します。

• MEMS、光学素子、高周波部品などのデバイスのほか、半導体材料開発などに対応します。
• 試作前、試作途中における、デバイスやプロセスの技術相談にも対応しています。
• デバイスの実装工程に対応する「プロトタイプラボ」も利用できます。
• 半導体、計測器、センサなどの歴史を学んでいただける博物館もご覧いただけます。
• 東北大学半導体テクノロジー共創体の一部として、半導体の研究開発、人材育成を推進しています。
• 学生、企業技術者向けの半導体人材育成プログラムをオンデマンドで実施しています。
• 文部科学省マテリアル先端リサーチインフラ(ARIM)事業のメンバーとして、設備とデータの共用に取り組んでいます。

2010年の開始以降310社以上の企業が利用しています。MEMS等のデバイスメーカーはもちろん、材料や機械部品、装置メーカーからも利用があります。これまでに約10件の実用化支援事例があります。

• エネルギー利用を目指した“水素化物”の基盤・応用研究に取り組んでいます。主要なテーマは、燃料電池などの水素利用技術を支える高密度水素貯蔵材料の開発です。現在、軽量元素や特異なナノ構造を有する新たな錯体・合金・ペロブスカイト水素化物群を合成し、原子・電子構造解析なども駆使した多面的な研究を進めています。また、リチウム高速イオン伝導材料などの“水素化物”に関する広範な研究領域も開拓しています。

水素利用・貯蔵システムや次世代二次電池などの基盤材料開発を通して、素材・電気・エネルギーなどに関する産業展開に貢献するとともに、関心をお持ちの企業・団体などへの学術指導も積極的に実施しています。

高熱電効率なMg2Sn系熱電材料
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-641.pdf

開発したMg2Sn単結晶は、多結晶よりも電気伝導率が高いだけでなく熱伝導率が低い点で優れている。

• 開発したMg2Sn単結晶において熱電性能を飛躍的に向上し、従来報告されていた多結晶の性能を超えた。

未利用排熱を用いて発電することにより、省エネルギー化と地球温暖化ガスの排出抑制につながる。

• エネルギー・環境問題の解決には、燃料電池、リチウムイオン電池、トライボロジーなどの多様な研究分野において高機能・高性能材料の開発が必須です。久保研究室では、ナノスケールにおける化学反応とマクロスケールの多様な物理現象が複雑に絡み合ったマルチフィジックス・マルチスケール現象を解明可能な量子論に基づくシミュレータを世界に先駆けて開発することで、理論に基づく高精度な材料設計を推進しています。

久保研究室で開発したマルチフィジックス・マルチスケールシミュレーション技術の活用により、自動車、機械、エレクトロニクス、材料、金属、化学等の多様な企業における材料開発を高精度な理論に基づき促進します。