当研究室では、最先端透過電子顕微鏡による計測手法開発として、①界面原子構造・電子状態の定量評価・解析手法の確立、②軽元素の原子レベルでの直視を可能にする技術の確立、また、粒界・転位を用いた新材料創製として、③粒界･転位の原子構造と物性の相関性の解明に関する研究などを進めている。
(1) 界面原子構造・電子状態の定量評価・解析手法の確立
我国で最初に球面収差補正-STEM法を導入し、これを界面の解析に高度に適用するとともに、原子分解能の電子エネルギー損失分光法(EELS)やエネルギー分散型X線分光(EDS)と第一原理計算手法を併用することによって、界面の原子構造・電子状態の定量解析法に関する研究を進めている。当グループでは現在、STEMとしての世界最高性能（空間分解能40.5pm）の記録を有している。
(2)軽元素を原子レベルで直接観察する新技術の確立
同グループは、日本電子（株）および財団法人ファインセラミックスセンターと共同で、セラミックスの中で重要な役割を担う軽元素を観察するために、低角に散乱された電子を取り込む環状明視野(ABF)-STEM法を新たに提案し、これを用いた材料応用研究を展開している。実際にエネルギー・環境材料として注目されているチリウムイオン電池材料中のリチウム原子や水素吸蔵材料中の水素原子カラムを世界に先駆けて観察することに成功している。
(3) 粒界・転位の原子構造と物性の相関性の解明
バイクリスタル手法などを用いて、粒界方位と粒界面を制御した新たな研究手法を進め、上述した界面構造解析手法、理論計算および物性評価を融合し、粒界・転位の原子・電子構造と物性の相関性に関する研究を展開している。また、得られた結果を下に、転位や粒界を積極的に材料中にビルドインする材料設計手法を提案している。

D. Yin, C. Chen, M. Saito, K. Inoue and Y.Ikuhara, “Ceramic phases with a one-dimensional long-range order”, Nature Mater., https://doi.org /10.1038 /s41563-018-0240-0 (2019) S. Kobayashi, A. Kuwabara, C. A. J. Fisher, Y. Ukyo, and Y. Ikuhara, “Microscopic mechanism of biphasic interfacerelaxation in lithium iron phosphate after delithiation,” Nature Comm., 9, 2683 (2018).
E. Tochigi, Y. Kezuka, A. Nakamura, A. Nakamura, N. Shibata, and Y. Ikuhara: “Direct observation of impurity segregation at dislocation cores in an ionic crystal”, Nano Letters 17 (2017) 2908–2912.
S. Kondo, T. Mitsuma, N. Shibata and Y. Ikuhara: “Direct observation of individual dislocation interaction processes with grain boundaries”, Science Advances 2 (2016) e1501926.
I. Sugiyama, N. Shibata, Z. Wang, S. Kobayashi, T. Yamamoto, and Y.Ikuhara: “Ferromagnetic dislocations in antiferromagnetic NiO”, Nature Nanotech. 8, 266 (2013).