原子レベルからのシミュレーションによって、新規電子デバイス・エネルギー関連デバイスの材料設計の指針を得ることを目指している。このために、ナノスケール電子・イオン・熱伝導と、これらに関連する現象・物性を解析している。これらの問題の研究のために、マテリアルズインフォマティクスのアプローチも用いている。具体的には、
1) 原子スイッチや単分子エレクトロニクス素子の可能性を探索するための電気特性（コンダクタンス、サセプタンス、キャパシタンス等）のシミュレーション、
2) 固体酸化物燃料電池におけるイオン伝導や化学反応のシミュレーション、
3) カーボンナノマテリアルの電気伝導・熱伝導のシミュレーション、4) これらのための計算およびインフォマティクス的解析の方法およびコードの開発、などが最近の主要テーマである。

1. S. Kasamatsu, S. Watanabe, C.S. Hwang, and S. Han: “Emergence of Negative Capacitance in Multidomain Ferroelectric–Paraelectric Nanocapacitors at Finite Bias”, Adv. Mater., 28 (2016) 335-340.
2. W. Li, Y. Ando, E. Minamitani, and S. Watanabe “Study of Li atom diffusion in amorphous Li3PO4 with neural network potential”, J. Chem. Phys., 147 (2017) 214106.
3. K. Shimizu, R. Otsuka, M. Hara, E. Minamitani, and S. Watanabe “Prediction of Born effective charges using neural network to study ion migration under electric fields: applications to crystalline and amorphous Li3PO4”, Sci. Technol. Adv. Mater.: Methods, 3 (2023) 2253135.