• 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。

• 触覚・触感は、粗骨感、硬軟感、乾湿感、温冷感などの基礎感覚やその組み合わせの複合的な感覚であるが、これらの感覚は力、ひずみや温冷情報、粘性、振動などの情報で表現できると考えられる。これまで、ヒトの感覚受容器に対応させた触覚センサと触動作を模したセンサ機構を統合した能動型触覚センサシステムを開発し、種々の感性ワードや粗さ、柔らかさや温冷感の測定が可能となるシステムを実現した。また、触覚・触感はこれらの感覚に加え、その組み合わせなどもあり、メカニズムの解明は、センサの開発において重要である。本研究ではこれまで得られた基礎的な感覚やその他の感覚の関係、またその感覚取得に関連する物理情報等、触覚・触感のメカニズムを明らかにし、高機能な触覚・触感情報を可能とするセンサシステムの開発をする。

ライフサイエンスのみにとどまらず、香粧品業界や繊維等の業界の他にも一般メーカーなども対象となり、ものづくりの分野で有効である。

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。

• 情報機器の入出力や自動車の安全のために用いられるMEMSと呼ばれるマイクロデバイス／システムの研究を行っています。集積化センサ、圧電デバイス、高周波MEMS、過酷環境センサ、マイクロエネルギーデバイス、ウェハレベルパッケージなどの研究に実績があります。リソグラフィ、エッチング、成膜、ウェハ接合、実装、各種評価のための装置を多数揃え、研究者自身が操作して研究できる開かれた実験環境を提供しています。

これまでに多くの企業から研究員を受け入れ、産学共同研究を行うとともに、スポット的に装置を利用頂くような支援も積極的に行っています。豊富な資料・データに基づき、随時、技術相談を受け付けています。

• 近年、室温においても大きな磁気抵抗効果を示すトンネル素子が多く報告され、これを用いた高感度な磁気センサへの応用が期待される。磁気センサに関しては現在、地磁気程度の磁場から極微小な生体磁場まで非常に広範囲の磁場検出のニーズに対して、様々な原理に基づく様々なセンサが開発されてきている。トンネル磁気抵抗素子を用いた磁気センサは、広範囲の磁場感度、簡易的、室温動作、安価、などの要求を原理的に満たす。

本技術を用いると簡易的な手法で室温において生体磁場を検出でき、現在主流であるSQUIDによる高価な装置を置き換えられる可能性があり、医療分野で興味のある企業、団体との有意義な共同研究ができるものと考える。

• 強酸性の環境下で、水素イオンと塩化物イオンの濃度分布を、画像としてリアルタイム計測できるイメージング素子を開発した。pH の範囲は3.0 から0.5まで、塩化物イオン濃度は4M まで計測できる。従来、塩化物イオンに関しては、pH 6〜8の中性域で、0.01M以下の希薄溶液の濃度を計測できるだけであった。しかし、特殊なセンサー物質の探索や感応膜の作製方法を工夫することで、過酷環境下でも機能するデバイスの開発に成功した。

強酸性下で進行する金属の腐食現象など、各種化学反応の機構解明への応用が期待される。マイクロ流体チップへ組み込むことで、金属表面の触媒作用の解明などにも応用できるものと思われる。

• 金属ガラスやナノ構造などの新しい種類の材料をマイクロテクノロジと統合して、音響センサやアクチュエータ、熱電発電およびウェハレベルパッケージ等の新規デバイスの研究/ 開発を行っている。これらはマイクロ・ナノ・エレクトロ・メカニカル・システム（MEMS / NEMS）と呼ばれ、今日のスマートフォンや自動運転、ドローン等に欠かせない技術となっている。学内外のパートナーと連携して基礎的な材料/プロセス技術からパッケージングや信頼性等、産業に移転可能な実用化技術までを開発している。

マイクロシステム分野で幅広い産学連携が可能である。信頼性、歩留り等、重要な項目で産業へ技術移転が可能なレベルにプロセス、デバイス、システムの開発を最適化ができる。フラウンホーファー研究機構と協力実績があり、産学連携において幅広いプロジェクト要件への対応や複雑なシステムソリューションを提供することができる。

• 金ナノ粒子を使用した検査薬の担持物質として、これまではタンパク質（レクチン等）や単純な有機化合物が使用されてきた。一方、生理活性天然物は医農薬指向で研究されてきたが、多様な作用機構を応用すれば検査薬に使用可能と考えられる。これらの性質を組み合わせることで新奇センサー物質の創成が可能と予想される。

生理活性天然物の活性発現機構に着目することで、従来技術（抗体等）では検出が難しかった物質（低分子化合物・金属イオン等）の検出が可能になると期待できる。

• 本研究における多機能ファイバの特徴として、デバイスに必要な部材を全て内包するプレフォームを設計することで、熱延伸処理によるロール巻き取りが可能である。このため従来技術で問題点となる微細で複雑な積層構造をファイバに新たに追加する必要がなく、量産性も高いため製造コストを大幅に削減することも可能である。さらに容易にファイバの線径を制御して微細化できるため、ウェアラブルデバイスなどにも応用が可能である。

応用例として、微小空間でも検査可能な能動カテーテルが挙げられる。光ファイバによるカメラ機能や電気化学センサの付与が可能である。着用者の生体情報を常にセンシングできるウェアラブルデバイスも挙げられる。

• 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。

• 放射線や光、熱、圧力等の外部からのエネルギーと結晶との相互作用に興味を持ち、㈰化学と物理の両面からの材料設計、㈪合成プロセスの開発、㈫相互作用の評価と理解、の3 つの切り口から先駆的な機能性結晶の研究を進めています。研究室内で異分野融合を行っており、要素技術の上流から下流までを垂直統合する体制で取り組んでいます。優れた特性を持つ結晶に関しては、そのデバイス化、実機搭載にも主体的に関わる点も特徴です。

シンチレータは、核医学、セキュリティ、核融合、資源探査、宇宙物理等、に用いる放射線検出器に応用されます。高発光量、高速応答、長波長発光、高エネルギー分解能、高温域での安定性など、ユーザーのニーズに合わせた材料設計が可能です。また、ランガサイト型圧電結晶は室温近傍の温度特性と低インピーダンスである特性を利用して、振動子、発振器、音叉等への応用も考えられております。また、高温域での特性に注目し、特に、自動車の燃焼圧センサー等への応用も検討されております。

多結晶ホイスラー合金薄膜
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-2968.pdf

従来技術では大きな異常ネルンスト効果や異常ホール効果等の特性を発現させるためにバルク単結晶や単結晶薄膜が不可欠と考えらえてきたが、本技術により単結晶化が不要となる。

• Co2MnGaやCo2MnAlに代表されるCo基ホイスラー合金の多結晶層を、絶縁性のAlN層で挟みこむことで、結晶配向の制御や結晶性の向上を促進することができ、高い特性を発現させることが可能となる。また、単結晶成長を必要としないので基板を選ばずに作製可能であり、フレキシブル基板の上でも高い特性が得られる。

パイプ内の排液や室内外温度による発電を可能とする熱電変換素子、フレキシブル基板上にホールセンサを初めとする高感度センサなどへの応用展開の可能性がある技術である。

• 触覚・触感は、粗骨感、硬軟感、乾湿感、温冷感などの基礎感覚やその組み合わせの複合的な感覚であるが、これらの感覚は力、ひずみや温冷情報、粘性、振動などの情報で表現できると考えられる。これまで、ヒトの感覚受容器に対応させた触覚センサと触動作を模したセンサ機構を統合した能動型触覚センサシステムを開発し、種々の感性ワードや粗さ、柔らかさや温冷感の測定が可能となるシステムを実現した。また、触覚・触感はこれらの感覚に加え、その組み合わせなどもあり、メカニズムの解明は、センサの開発において重要である。本研究ではこれまで得られた基礎的な感覚やその他の感覚の関係、またその感覚取得に関連する物理情報等、触覚・触感のメカニズムを明らかにし、高機能な触覚・触感情報を可能とするセンサシステムの開発をする。

ライフサイエンスのみにとどまらず、香粧品業界や繊維等の業界の他にも一般メーカーなども対象となり、ものづくりの分野で有効である。