共役π電子をもつ有機物質系は光エレクトロニクス高機能性材料への応用が期待されています。例えば、光合成系の光捕集色素蛋白複合体（光アンテナ）はナノサイズの環状構造をしています。光エネルギーはナノ構造中の光アンテナ分子に吸収され、フェムト秒(10^-15秒）からピコ秒(10^-12 秒) の時間で反応中心へと高効率に運ばれます。この励起状態ダイナミクスを研究することで人工の光合成系を含めた新たな光機能性材料の開発を目指しています。また、円筒形の共役π電子系をもつカーボンナノチューブについても、その特徴的な光学応答や振動特性の解明を行っています。
　非線形光学効果を用いた新分光法の開発も進めています。フェムト秒誘導ラマン分光では、時間と周波数の不確定性原理を回避した世界最高性能の装置開発に成功しています。多色マルチ励起光による非線形励起や時間と空間を自在に制御した光パルスの生成も行っています。これらの方法を駆使して従来の分光法ではわからない物性の本質を明らかにし、光によって物質中にまったく新しい状態を作り出す物性制御に挑んでいます。

　電子の電荷を基にした現代エレクトロニクスを超え、電子のスピン（磁石の性質）を組み込んだ量子物性機能を探索しています。例えば、対称性や光応答を人工操作した磁性体メタマテリアル、磁性体と誘電体の特徴を兼ね備えるマルチフェロイック物質、電磁気学では禁止されている磁気モノポールなどを実現するメゾスコピック人工磁性体などを舞台に、独自開発した光技術を用いることで、将来のテクノロジーを支えうる新しい物理原理や光物質機能の開拓を目指しています。具体的には、光により電子スピン（スピン配列・スピン流）を制御する新規光スピントロニクス原理の開発、高度な光イメージング技術を用いた量子物性機能の解明、特殊なスピン配列を利用した電気磁気制御技術の開拓、磁性と誘電性を結合する電気磁気光機能（光のダイオード機能・波長変換機能・光電変換機能）の創出など、光(フォトニクス）－電気(エレクトロニクス）－磁気(マグネティクス）を融合する最先端の光物質科学を開拓します。