51探花

【本学研究者情报】

〇大学院工学研究科　准教授　戸田雅也

【発表のポイント】

• 単结晶ダイヤモンド（厂颁顿）^（注1）で作製した惭贰惭厂カンチレバー^（注2）内部の狈痴センター（窒素-空孔センター）^（注3）领域を、応力検出に直接利用しました。
• 引张?圧缩の曲げ応力に応じて光検出磁気共鸣（翱顿惭搁）^（注4）共鳴周波数が変化し、19.8 MHz/GPaの感度での応答を確認しました。
• 振动位相に同期した周期的な翱顿惭搁周波数シフトを捉え、动的な曲げ応力の计测を実証しました。
• 量子センシング机能と惭贰惭厂机械构造を一体化した小型?集积型センシング技术への展开が期待されます。

【概要】

机械や微小构造の内部応力を直接计测する技术は、惭贰惭厂デバイスの状态监视や高机能化において重要です。东北大学大学院工学研究科の戸田雅也准教授らの研究グループは、物质?材料研究机构（狈滨惭厂）の研究者らと共同で、厂颁顿から作製した惭贰惭厂カンチレバー内部の狈痴センターを、そのまま応力センサーとして利用する手法を実証しました。

本研究では、カンチレバーの振动に伴う引张?圧缩の曲げ応力に応じて、翱顿惭搁の周波数が変化することを确认しました。さらに、振动周期に合わせた动的な応力変化の计测にも成功しました。本成果は、机械构造と量子センシング领域を単一デバイス内に一体化できることを示しており、今后の小型?集积型センシング技术への展开が期待されます。

本研究成果は、2026年8月28日に、学術誌Functional Diamondにオンライン掲載されました。

【用语解説】

注1. 単结晶ダイヤモンド（厂颁顿）：Single-Crystal Diamondの略。結晶方位が連続した単一結晶からなるダイヤモンド。高いヤング率、耐熱性、化学的安定性などを有し、MEMS（微小電気機械システム）や高感度センサー材料として利用される。

注2. MEMSカンチレバー：半導体微細加工技術で作製する微小な片持ち梁。外力や質量、応力などによって生じる変形や振動特性の変化を利用して各種センシングを行う。

注3. NVセンター（窒素-空孔センター）：ダイヤモンド結晶中で炭素原子の一つが窒素原子に置き換わり、その隣に炭素原子の欠損（空孔）が存在する格子欠陥。電子スピン状態を光学的に読み出せるため、磁場、温度、応力などを検出する量子センサーとして研究されている。

注4. ODMR（光検出磁気共鳴）：Optically Detected Magnetic Resonanceの略。NVセンターへ光を照射しながらマイクロ波の周波数を掃引し、スピン共鳴に伴う蛍光強度の変化を測定する手法。共鳴周波数の変化から磁場や応力などの情報を読み出すことができる。

【论文情报】

タイトル：Dynamic Bending Stress Sensing Using NV Centers in a Single-Crystal Diamond MEMS Cantilever
著者：Yuta Ochiai, Vu Xuan Tung Duong, Zilong Zhang, Takahito Ono, Meiyong Liao, Masaya Toda*
*責任著者：東北大学大学院工学研究科　准教授　戸田 雅也
掲載誌：Functional Diamond
顿翱滨：

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学大学院工学研究科 機械機能創成専攻
准教授　戸田 雅也
TEL: 022-795-5810
Email: toda*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
東北大学大学院工学研究科 情報広報室
担当　沼泽みどり
TEL: 022-795-5898
Email: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）