非接触原子間力顕微鏡などの新しいナノ計測技術の開発を進めながら、固体表面で発現する新規な物理現象の探索とその解明を進めています。また、個々の原子や分子を操作して、新ナノ物質や新ナノデバイスを組み立てるための未踏の未来技術の開発も推進しています。

ナノメートルスケールの微細な構造体からなるナノマテリアルでは、同組成のバルク材料とは全く異なる性質が現れます。本研究領域では、カーボンナノチューブ・グラフェンといったナノカーボン材料をはじめとする様々なナノマテリアルの構造を思いのままに操る技術の開拓や、新たな機能を引き出す研究を進めています。

Nano-Spectroscopy（ナノ分光）研究室では、分光学をナノスケールの空間領域に適用することによって、光と物質の相互作用を研究しています。ナノスケール領域の基礎科学を探求することに加えて、特に光学イメージンングという応用に重点を置いています。ナノスケールの光学イメージングは、近接場プラズモニック効果とラマン分光・フォトルミネッセンスなどを組み合せることで、従来の光学顕微鏡ではできなかった“可視光でナノ見る“ことを実現します。

私たちは、先端的な光物理（ナノ光学、３次元光学、量子光学、非線形光学など）の基礎と、イメージング、センサー、リソグラフィへの応用など、光を使った高度な計測や制御に関する研究と教育を行っています。フォトニクスを中心に、情報・数理学、化学、生物学、医学の研究者と分野と国を跨いだ研究を行い、新しい学理の追求と革新的な技術の開発を進めています。開発した技術は実用化し、基礎研究による社会貢献を進めています。

本領域では、自然界に存在しないナノ物質の創製と、それらナノ物質で発現する新奇物理現象の解明、さらにナノ物質を用いたデバイス創出への応用研究を展開しています。具体的には、固体表面上に作製した原子レベルの厚さ・太さの2次元・1次元ナノ物質中に閉じ込められた電子の特異な振る舞いを観測し、その起源を解明しています。研究は、我々が開発・高度化した学内の装置に加え、国内外の放射光施設なども積極的に利用することで進めています。

ナノテクノロジーとバイオロジー、さらにフォトニクスを融合したナノ・バイオフォトニクスと呼ばれる研究分野の開拓を行っています。走査プローブ技術に代表されるナノテクノロジー、超短パルス光を用いる非線形フォトニクスを駆使し、細胞や生体分子を超高感度・高分解能でセンシングする技術の研究・開発を行っています。

本領域はナノプラズモニクスおよび熱輻射制御を主要なテーマとし、微細な金属ナノ構造におけるテラヘルツ波から光まで広いスペクトルにわたる電磁場のふるまいを解明し、新しい原理のフォトニックデバイスへ応用する研究を行っています。回折限界をこえるナノ光ビームの形成、超集束や負屈折など特異な現象の解明などの基礎研究からプラズモニック導波路を用いたナノ光集積回路、金属マイクロキャビティによる高効率熱輻射光源などの応用まで一貫した教育と研究を行っています。

本領域では、先端的な光操作・光計測技術を駆使しつつ、多様な物質群の特異構造の創製や新機能を探求する研究を進めています。これにより、従来法のみでは実現困難な構造・機能を有する革新的な物質・デバイスの開発や、生命現象メカニズムの理解などに資する新しい物理的アプロ―チの構築を目指しています。

本領域では、ナノメートルからマクロスケールにわたるマルチスケールで構造や物性を解明するためにX線・中性子線などの量子ビームとインフォマティクス技術を組み合わせた先端ナノ計測・解析技術開発を行っています。また、それらを利用してナノ材料、ナノデバイスで発現する物理現象の解明と新たな材料・デバイス開発を目指した研究を進めています。

透過型電子顕微鏡(TEM)を中心に新しい計測技術の開発、ならびに新しい概念に基づく先導的機器開発を行い、バイオから無機材料に至る様々な材料の局所領域の構造、組成、電子状態の解析、ならびに表面・界面における反応素過程や新しい機能発現のメカニズムを原子・分子スケールで明らかにする研究と教育を行っています。

本グループでは、超高速伝搬性・広帯域性・多次元性の観点から極限的な光である超短光パルスに着目した独創的な信号処理の「光化」の研究を進めています。ビッグデータなどの実世界からの超高速・超広帯域・超多次元な「信号」をIoTに資するための適切な形に変換する「信号処理」がますます重要となってきており、実世界と接する境界であるセンシングを含むICT技術のフロントエンドにおいて、"光"の持つ極限的な特徴を活用する挑戦：「光化」とその研究成果の商品化に取り組んでいます。

物質の諸特性やダイナミクスの理論的研究、およびこの分野の研究者の養成を行っています。特に、固体表面の量子ダイナミクス、原子スケールの構造体（原子架橋、ナノワイヤ、量子ドット、超格子、量子囲い等）のナノ物性を対象として解析的手法や計算物理学的手法を駆使しています。物理の精神である普遍性を見出すことを目指し、自然界で生じる諸現象の理解を深めたいと考えています。

本グループでは、非接触原子間力顕微鏡とケルビンプローブ力分光法などを用いて表面の原子・分子の電荷状態の解明を原子レベルで行っています。また、半導体光触媒、ナノ工学と光科学を組み合せることで、触媒表面の反応メカニズムの解明を進めています。更に、新規な構造特性や機能特性を有する先端材料の創出・ナノ材料開発を進めています。

容易で安価、環境負荷が小さい製造プロセスや機械的柔軟性といった魅力を有する有機半導体材料への期待が高まっています。当研究室では、デバイス機能の源となる新たな有機半導体表面・界面の開発とそこでの電子伝導現象をベースとした物質科学研究、また、その結果を有機エレクトロニクス産業に結び付ける応用開発研究を多角的に展開しています。