• 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て産学共同研究を行うとともに、スポット的に装置を利用可能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。

• マイクロ波は化学反応の駆動力としても注目されています。材料プロセッシングにおいては、単なる省エネルギー加熱としての特徴のみならず、反応促進効果や非平衡反応の進行が認められ、新素材を生み出す手法として期待できます。当研究室では、ミリ波からセンチ波に至るマイクロ波を駆使し、雰囲気制御を必要としない簡便な窒化物コーティング法や、サーメット焼結などの粉末冶金技術、金属ナノ粒子合成法を開発しています。

マイクロ波を利用した窒化物コーティング法は、オンサイトかつ短時間の成膜を可能にし、歯科インプラント材や宝飾品、切削工具等、チタン合金や各種セラミックス、硬質材料などに適用できます。

• 従来の液相における材料合成では、溶媒に溶解する原料を大前提としているために、材料選択性が限られるだけでなく、洗浄・廃棄物など様々な問題があります。原料が溶媒に溶解しない物質であれば、原料選択性の広がりによりプロセッシングの枠が格段に広がります。例えば、金属原子と酸素原子で構成された安価な酸化物が原料に利用できれば、環境負荷とコストの低減できる可能性があります。従来にない革新的なサステナブルプロセッシングにより、金属・有機・無機を横断する様々な新しい材料を作成してきました。

これまでに多くの産学官連携（JST、NEDO）を推進し、高性能触媒や実装用途等の廃棄物フリーで室温で大量合成可能な金属やセラミックスナノ材料及びそれらのナノコンポジット材料のサステナブルプロセッシングを実現してきました。

パワーエレクトロニクス向け軟磁性材料として電磁鋼板やソフトフェライトが用いられていますが、これらには高周波域での損失が大きいため機器の小型化が難しいという課題があります。高周波損失の解析を進め磁歪定数も制御する必要があることを見出し、ナノ結晶構造を有する新材料を開発しています。
この他にも、高記録密度の実現手段の一つであるマイクロ波アシスト磁化反転の先駆的な研究や、レアアースを含んでいる永久磁石材料の特性発現機構の研究など、産業界で広く使われている材料や技術の高性能化に取り組んでいます。

従来のパワーエレクトロニクス向け軟磁性材料の開発指標は保磁力と渦電流を小さくすることでしたが、これに加えて磁歪定数もゼロに近づけることが重要であることを理論と実験から明らかにしました。

• ・高周波損失における磁歪の影響の解明と損失低減の指針の提示
• ・パワーエレクトロニクス向け低損失軟磁性材料の開発
• ・マイクロ波アシスト磁気記録における磁化反転機構の解明
• ・永久磁石における微細組織と保磁力発生機構の関係の解明（放射光計測も活用）
• ・マイクロマグネティクスシミュレーションを活用した磁気特性解析

パワーエレクトロニクス向け低損失軟磁性材料、マイクロ波アシスト記録、永久磁石など社会課題の解決に関係する実用磁性材料の特性発現機構の解明を通して、これら磁性材料の高性能化に貢献します。

ナノバブル技術には従来の洗浄と異なる革新的な機能が期待できます。純水に微量の無機イオンを加えることで、長期間安定したナノバブルの製造に成功しました。ナノセルとも呼ぶことができる10nm レベルの微粒子であり、界面活性剤などが必要なく安定的に分散しています。表面に数nm 以下の凹凸構造があり、ナノ特有の機能が期待できます。安全性に優れており、医療やバイオ、農業分野など広範な技術領域で応用できる可能性があります。

従来のファインバブルはシャワー洗浄等で注目されているが、具体的機能は未だ不明。東北大学は10nmレベルのナノバブルの製造と測定に成功。単なる洗浄効果を凌駕し、生体や植物に対する広範な機能を有する。

• 10nmレベルのナノ粒子（量子ドット）的な存在である
• 分散剤を必要とせずに長期に安定している（凝集しない）
• 生体や植物に対して安全でありながら特異な機能を発揮する

未知な領域で新たな機能を発揮させて欲しい。医療・バイオ分野等、素材として取り扱う企業との共同研究を希望。水としての利用が可能であり、他の薬剤との相乗効果を希望する場合、本技術が有効と思われる。

窒化物コーティングの形成方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T18-275.html

• 　従来開発されている窒化物コーティング方法として、CVD 法( 化学的蒸着) やPVD 法( 物理的蒸着)などが知られています。しかし、真空装備による圧力調整や雰囲気置換を行う必要があるため、製造工程が複雑になり、作業が効率的でないという問題がありました。そこで、大気中において基材表面に窒化物をコーティングする技術の開発が行われていますが、コーティングにムラが生じるという課題があります。
• 　本発明によって、簡単な工程かつ容易な操作で、窒化物をより均一にコーティングすることができる窒化物コーティングの形成方法を提供することが可能になりました。本発明は、コーティング過程と窒化過程とを入れ換え、 既に存在している窒化物に、マイクロ波を利用してコーティングするものです。コーティングがマイクロ波の照射で済む上、従来法で必要であった圧力調整や雰囲気置換が不要なため、大気中で実施可能となります。これによって、簡単な工程かつ容易な操作で、基材の表面に窒化物コーティングを均一に形成することができます。

主に、以下のような応用が考えられます。
・生体用、歯科用インプラント部材の製造

• 従来の液相における材料合成では、溶媒に溶解する原料を大前提としているために、材料選択性が限られるだけでなく、洗浄・廃棄物など様々な問題があります。原料が溶媒に溶解しない物質であれば、原料選択性の広がりによりプロセッシングの枠が格段に広がります。例えば、金属原子と酸素原子で構成された安価な酸化物が原料に利用できれば、環境負荷とコストの低減できる可能性があります。従来にない革新的なサステナブルプロセッシングにより、金属・有機・無機を横断する様々な新しい材料を作成してきました。

これまでに多くの産学官連携（JST、NEDO）を推進し、高性能触媒や実装用途等の廃棄物フリーで室温で大量合成可能な金属やセラミックスナノ材料及びそれらのナノコンポジット材料のサステナブルプロセッシングを実現してきました。

パワーエレクトロニクス向け軟磁性材料として電磁鋼板やソフトフェライトが用いられていますが、これらには高周波域での損失が大きいため機器の小型化が難しいという課題があります。高周波損失の解析を進め磁歪定数も制御する必要があることを見出し、ナノ結晶構造を有する新材料を開発しています。
この他にも、高記録密度の実現手段の一つであるマイクロ波アシスト磁化反転の先駆的な研究や、レアアースを含んでいる永久磁石材料の特性発現機構の研究など、産業界で広く使われている材料や技術の高性能化に取り組んでいます。

従来のパワーエレクトロニクス向け軟磁性材料の開発指標は保磁力と渦電流を小さくすることでしたが、これに加えて磁歪定数もゼロに近づけることが重要であることを理論と実験から明らかにしました。

• ・高周波損失における磁歪の影響の解明と損失低減の指針の提示
• ・パワーエレクトロニクス向け低損失軟磁性材料の開発
• ・マイクロ波アシスト磁気記録における磁化反転機構の解明
• ・永久磁石における微細組織と保磁力発生機構の関係の解明（放射光計測も活用）
• ・マイクロマグネティクスシミュレーションを活用した磁気特性解析

パワーエレクトロニクス向け低損失軟磁性材料、マイクロ波アシスト記録、永久磁石など社会課題の解決に関係する実用磁性材料の特性発現機構の解明を通して、これら磁性材料の高性能化に貢献します。

• 磁気工学を基礎とした材料開発ならびに応用技術を研究しています。特に磁気の特徴であるワイヤレスを生かした新しいセンサやアクチュエータの開発を、最適な特性を有する材料の開発も含めて行っています。これまでにカプセル内視鏡の駆動技術や内視鏡手術支援用アクチュエータ、補助人工心臓用ワイヤレス駆動ポンプなど医用応用技術や、磁界センサやひずみセンサなど世界最高レベルの感度のセンシング技術、バッテリーレスワイヤレスの温度計測技術、位置検出（モーションキャプチャ）技術などの開発を行ってきました。また材料単独では、機能性磁性薄膜（磁気弾性材料、磁気光学材料）の開発や、損失が極めて低い電磁鋼板の実現や、電気化学的手法を用いてナノスケールで構造を制御した磁性材料（陽極酸化磁性被膜材料）の開発等を行ってきました。

上記項目に興味のある企業・団体に対する技術指導・共同研究は随時受け付けています。加えて、磁気に関連する技術に関する広く一般的な技術指導の実績も数多く行っています。

X線は進行方向を変える（レンズを作る）ことが難しく、ミラーで反射させることで集光させます。このとき、一層の厚さが数nmの極薄多層膜を曲面に沿って精密に膜厚制御されたミラーを用いると、直入射で高反射率が得られます。この原理を用いることで、実験室の光源でも明るく解像度の高い軟X線顕微鏡が実現できます。

軟Ｘ線の反射波長は多層膜の層厚と入射角に依存します。結像ミラーでは曲面に沿って入射角が変わるため、精密な層厚制御なしでは反射する軟Ｘ線の波長が変わり、明るい顕微鏡が実現できません。

• 速度可変シャッター機構を使ったイオンビームスパッタリング成膜による精密膜厚分布制御成膜法
• ４枚の直入射ミラーで反射波長を一致させた実験室光源を用いた軟X線顕微鏡
• 精密膜厚分布制御成膜法により、基板面内で反射波長が連続的に変化する硬X 線ポリクロメーターの実現（放射光施設内の白色ビームラインでの応用）

収差が小さく明るい軟Ｘ線顕微鏡を実現できます。生物細胞の内部構造の観察や軟X線露光装置に用いるマスクの検査等の用途への適用が期待されます。