超微細（原子/分子スケール）、超高速（量子情報処理を含む）、省電力（超伝導デバイスを含む）などをキーワードとして、原子スイッチ、分子デバイス、超伝導量子情報デバイス、無機/有機複合デバイス、グラフェン・デバイス、さらには太陽光を有効に利用するナノアンテナ集合デバイスなどに関して、基礎から応用にわたる研究を、ナノアーキテクトニクスの技術を駆使して進めています。

　ナノアーキテクトニクスにおいては、ナノシステムが示す特異な新機能を理論的に正しく解釈すること、また新しい機能をもつナノシステムを理論的に開拓すること、この2つの側面の理論研究をきわめて重視しています。そのために、第一原理計算はもとより、従来より桁違いに多数の原子数を取り入れうる新しい計算法を活用します。

　プログラムにしたがって演算記憶を実行する今日のフォン・ノイマン型コンピューターのアルゴリズムは、半世紀の歴史を経て革新が求められています。脳のようにプログラムなしで創発的に演算記憶するコンピューターを、既存のデバイスの組み合わせやソフトウエアなどに頼らず、ナノスケールの物質/材料だけからなるシステムによって実現することは可能でしょうか。その新しい試みにナノアーキテクトニクスの概念を駆使して挑戦しています。

　世界に先駆けて多探針走査トンネル顕微鏡（STM）を開発した実績をもとに、操作性がきわめてよい4探針原子間力顕微鏡（AFM）を実現するとともに、ナノスケールの高空間分解能をもつ単分子検出法、超並列の高感度分子検出法、新しいナノ磁性計測法などを開発しています。