微小機械によるセンシング
マイクロ・ナノスケールの機械構造を用いて、力、質量、温度、湿度、ガス、磁気などの微小な変化を検出します。
微小機械を基盤として、量子・界面・環境をつなぐ新しいセンシングシステムを創る。
戸田研究室では、半導体微細加工技術を基盤として、マイクロ・ナノ機械、機械共振、高感度計測、磁気共鳴・量子センシング、 さらに界面現象の計測技術を融合し、従来の電気・光計測だけでは到達が難しい微小な変化の検出と、そのシステム化を目指しています。
お知らせ：2026年10月1日、戸田研究室が新たに発足しました。
研究概要
量子効果と微小機械の協奏による“センシング”のシステム化
私たちは、微小な機械構造を単なる小型デバイスとしてではなく、量子・磁気・界面現象を実用的な信号へ変換する 「物理インターフェース」として捉えています。微小構造体の変形、振動、共振を利用することで、力、質量、温度、湿度、ガス、磁気、 さらには界面で生じる電荷やラジカルなどの微小な変化を高感度に読み出します。
半導体微細加工高度な微小機械の設計・作製技術を基盤とします。
マイクロ・ナノ機械カンチレバー、共振器、MEMS/NEMSにより微小な変化を力学量へ変換します。
量子・磁気共鳴計測スピン、磁気共鳴、NV中心などを用いた高感度計測へ展開します。
システム創成環境、エネルギー、医療、材料、情報技術へつながる新しいセンシングシステムを構築します。
研究テーマ
機械共振と高感度計測
カンチレバーや共振器の振動特性を利用し、微小な変化を周波数や変位として読み出すセンサ技術を研究しています。
量子・磁気共鳴計測
磁気共鳴力顕微鏡、電子スピン共鳴イメージング、マイクロ流体NMR、ダイヤモンドNV中心など、量子・スピン計測と微小機械を組み合わせた研究に取り組んでいます。
界面現象とグリーンセンシング
水、分子、高分子、ダイヤモンド、固体表面などの界面で生じる電荷移動、ラジカル生成、分子間相互作用、摩擦帯電、流体・熱輸送に着目し、環境・エネルギー・材料分野に展開可能なセンシング技術を開発します。
主なキーワード
MEMS/NEMSマイクロ・ナノ機械ナノメカニクス機械共振器カンチレバーセンサガスセンサ湿度センサ磁気共鳴力顕微鏡電子スピン共鳴イメージングマイクロ流体NMRダイヤモンドNV中心量子センシング量子―機械融合界面現象摩擦帯電水環境グリーンテクノロジー国際共同研究
メンバー
学生募集・見学
研究内容に興味のある方は、メール等でお問い合わせください。研究室見学や進学相談にも対応します。
連絡先
東北大学 大学院工学研究科 機械機能創成専攻
機能システム学講座 機械力学分野 戸田研究室
〒980-8579 仙台市青葉区荒巻字青葉6-6-01
機械系1号館 411号室（教授室）、413号室（居室）