• 生物の優れた機能を学び、材料・デバイスの創成に取り入れることで、生物を超える機能を示す機能を創出する『生物模倣工学』を目指しています。例えば、ムール貝に学んだ表面処理・接着剤の開発、ウツボカズラに学んだ抗生物付着基板の開発、ヘモグロビンに学んだ高活性燃料電池（水素・酵素・微生物等）の非白金触媒設計、生物の針に学んだ針型バイオセンサーなど多岐にわたります。

電気化学、高分子化学を基盤に金属空気電池・燃料電池・表面処理・接着・バイオセンサー等を含むエネルギー・バイオ・電気電子領域に関する技術・知見を提供します。

• ナノ・マイクロ粒子超音速流動加工は、微粒子を非熱の高速ジェット中に注入し、粒子を基板に高速衝突させることにより基板上に皮膜を形成する省エネルギー型成膜法である。本研究では、微粒子動態を考慮した超音速流動モデルおよび皮膜形成モデルを統合した新たなモデルを提案した。また、最先端歯科医療等への本成膜法の革新的応用を想定し、実機を対象として実時間数値計算と実験の統合解析を行い、本プロセスの高性能化を行った。さらに、静電気力を用いた帯電ナノ粒子の加速制御により、微小空間において衝撃波や複雑干渉を伴う極限環境下でのナノ粒子高速輸送を可能にし、成膜効率が向上することを数値計算により示した。
• なお、本研究は、2008 年度日本機械学会奨励賞( 研究) を受賞した。本技術を産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望する。

• コールドスプレー法は、金属粒子を溶融することなく固相状態のまま高速ガス流と共に基材へ衝突させ、成膜する手法です。本法は成膜時の相変態や熱影響の無い皮膜を得ることが特徴であり、これを用いた革新的な補修技術並びにコーティング技術の確立と得られた付着層の信頼性評価を実施しています。また、付着メカニズムおよび得られた皮膜の健全性を評価する目的で、ミクロ／ナノ組織観察および界面強度評価等を実施しています。

金属材料のみならず、最近では一部のセラミックスやポリマーの成膜が可能になっております。構造材料としてだけではなく、機能性材料の創製を含めた多方面の企業や団体との連携が可能です。

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。

• 精密加工品の形状及び精密機械の運動を必要な精度で計測するという精密ものづくり計測の研究に取り組んでいる。独自の計測原理に基づいて、グレーティングなどの微細格子と波動光学系を組み合わせることによって、超精密ものづくり計測の基本道具となる高精度かつコンパクトな多軸変位、角度センサを実現させている。各種超精密及びマイクロ加工品の形状を高速高精度に測定する実用的なシステムの開発も行っている。

多軸変位、角度センサは半導体及び電子部品製造・検査装置、超精密加工機、超精密測定機の運動計測に活用され、また、形状測定システムは超精密加工分野で利用されることを期待し、産業界との共同研究を希望する。

安全性を確保しつつ、自動車の燃費改善または構造物の小型化を実現するため、最も多く使われている鉄鋼材料の高強度化が求められる。これまで合金組成や熱処理プロセス条件を変えることで材料全体の平均的な組織制御が行われてきたが、ナノスケールの組織制御が未成熟である。本研究では、これまでの実験調査で困難であったナノスケールの構造・組成不均一性の生成挙動を調査し、高強度鋼組織制御の指針構築に取り組んだ。

従来では鉄鋼材料の組織制御は経験的な条件に基づくことが多いが、本研究では熱力学・速度論・結晶学などの知識に基づき鉄鋼材料におけるナノスケールの組成・構造不均一性の挙動を解明した。

• 様々な先端技術を組み合わせた多面的解析手法で実験調査を行い、ナノスケールの構造・組成不均一性の生成挙動を調査した。
• 実験結果をもとに、熱力学・速度論・結晶学などの観点で解析を行うことにより、その不均一性におよぼす諸因子の影響を解明した。
• 実験解析に留まらず、熱力学データを活用してその挙動の再現、さらに予測ができるような理論計算も同時に実施した。

鉄鋼材料の高強度化に基づき、自動車をはじめとした輸送機器の軽量化または構造物の小型化が可能となり、素材製造や輸送分野のCO2削減の観点でカーボンニュートラルの実現への貢献が期待される。

• 本弾性定数計測手法は、任意の弾性定数を入力値に用いて共鳴振動解析を行い、振動実験から得られた共鳴振動数と各振動様式が解析結果と一致する入力弾性定数を逆解析的に求める手法です。材料種、材料形態および計測環境の制約を伴わない計測手法の構築を目指しており、金属材料・セラミックス材料・高分子材料・複合材料、顕微鏡サイズ材料・薄膜材料・異種接合材料および高温環境下なども研究対象としています。

本研究を発展させるためには、企業の課題と我々の課題との間のギャップを埋める必要があり、知識の相互補完なしでは目的を達成することができない研究開発テーマです。是非、抱えている課題や困難をお教えください。

• 原子拡散接合法（Atomic Diffusion Bonding, ADB）は、同種・異種のウエハ等を室温で接合する、我々が提案した新しい技術です。標準的なADBは、超高真空中で薄い金属膜を使って接合する技術ですが、最近、酸化膜や窒化膜を使ったADB開発にも成功し、接合界面の機能を更に向上させました。また、Au膜等を用いた大気中接合は、利便性が高く、優れた熱伝導性等を実現できます。

新しい電子デバイス、光学デバイス、パワーデバイス、MEMS、ポリマー等の有機系デバイスの形成や、精密機器部品等への展開が期待され、一部は実際のデバイス形成技術として既に利用されています。

• 金属マイクロ・ナノ材料が持つ優れた物理的諸特性を有効に活用して新しい機能を創出するために、電流により発生するジュール熱を利用した極微細材料の溶接、切断手法を開発しています（図1）。2 本の極細線の先端同士を接触させた状態である範囲内の一定直流電流を付与することで、細線接触部を自発的に溶融、凝固させ、同部を溶接できることを見出しました。また当該手法を駆使して極微細材料のマニピュレーションも可能です。

素材としての金属極細線から新たな機能を創出できます（図2）。また極微細材料の物理的諸特性を評価する独自の試験技術も開発しており（図3）、これら技術を活用した産学連携が可能です。