有機伝導体の伝導電子は量子論的な波動と古典的な粒子の中間的な振る舞いを示し、様々な異常特性を引き起こします。我々はこの分子性化合物から、伝導電子が粒子として振る舞って結晶格子をつくり、巨視的な電気分極を発生する物質を探索しています。電気分極に参加している電子は外部電場と強く相互作用するので、高速なスイッチや、光-電変換材料としての応用が期待できるでしょう。実験手段としては、赤外・ラマン分光による分子の局所構造解析や、非線形光学効果、円二色性観測、熱電変換測定等を適宜選択しています。

　化合物半導体の薄膜成長ならびに基礎物性研究に取組み、量子ドットを用いたナノエレクトニクスデバイス等の設計、開発に寄与する。また、半導体中の種々の欠陥にかかる光学的・電気的・結晶学的評価と物質設計支援を行っています。

　地上からの天体観測は、地球大気のゆらぎにより光の波面が乱され、天体像の空間分解能が劣化する問題があります。この問題を克服する、歪んだ波面をリアルタイムで補正する補償光学技術の研究とそれを用いた天文観測装置の開発を行っています。さらに、この技術を生物学・医学分野へ応用する研究も進めています。
　また、宇宙の数ある銀河の中には、中心に潜む超大質量ブラックホールへの物質降着時の解放重力エネルギーにより、非常にコンパクトな領域から非常に強い光やジェットを放出する活動的な銀河中心核を持つものがあります。時間変動モニターや偏光、補償光学系による高分解能撮像などの観測手法を用いて、その内部構造や物理状態を調べ、活動銀河核の形成・進化や母銀河との相互作用などの解明を目指した研究を行っています。

　従来、赤外光の回折限界による制約のため、細胞をはじめとする極微小生体試料やその反応ダイナミックス、さらには近年注目が高まっている新規機能を有するナノ材料を分子／分子集合体レベルで観察し構造解析／機能解析を赤外分光によって行う手段は赤外顕微鏡も含めて皆無でした。私たちの開発した赤外「超解像」顕微鏡は、市販の赤外顕微鏡では観察不可能であった、生体試料内部の赤外分光イメージングを超解像で実現します。下図は、人間の毛髪横断面を振動和周波光検出法で超解像赤外分光イメージングした結果ですが、市販の赤外顕微鏡では観察不可能であった毛髪の内部構造を明瞭に観察することに成功しています。得られた赤外超解像は、毛髪内部のα-ヘリックス構造を有するケラチンタンパク質のみを抽出した像であり、かつ、分子配向も観察されている事がわかりました。この方法は生体分子の観察にも極めて有効と考えています。新たな分子計測法の開発は物理化学の重要な役割であり、これにより、私たちは物理、化学、生物（生命科学）の境界領域のフロンティアを目指してます。

　環境・エネルギー分野での利用を目的とした無機機能物質の新物質探索と高機能化、高純度試料の合成を中心に取り組んでおります。

【具体的な研究テーマの説明：新しい蛍光体の開発】

　近年、省エネルギー・長寿命という点から、照明分野を中心に白色LED素子の利用が進められております。我々は、白色LEDに利用可能な新しい蛍光体の開発に取り組んでおります。最近の成果としては、青色光照射下で強い深赤色発光を示す酸化物系赤色蛍光体:Ca2SiO4:Eu2+の発見が挙げられます。これまで青色光励起により赤色に発光する蛍光体の報告例は少なく、実用的な赤色蛍光体は窒化物系蛍光体の数種類に限られておりましたので、今回発見した蛍光体は、今後白色LED素子への応用が期待できます。

　物質には３つの状態(気相，液相，固相)がありますが、これらの２つあるいは３つが混ざった流れを混相流と言います。混相流の熱流動を数値シミュレーションや可視化装置を使って解析しています。固体と気体が混ざった流れとしてゴミ焼却炉内の熱流動や麺生地混練機内の生地の解析を行っています。また液体と気体が混ざった流れとして溶融半田槽に発生する気泡の解析を行っています。
　このような問題に対してシミュレーションにはOpenFOAMに代表されるオープンソースコードを使って解析を行っています。また実験にはPIV，大口径マッハツェンダー干渉計，システムシュリーレン，赤外線熱画像解析装置などを用いて熱や流れの可視化を行っています。

　イオン伝導体の分光学的研究およびそれを用いた応用研究（イオニクス、フォトイオニクス、水素貯蔵材料等に関する研究）を行っています。
　主な研究内容：
　（1）超イオン伝導ガラス（SICG）の光学的特性（屈折率、光吸収）
　（2）ペロブスカイト型プロトン伝導体の赤外吸収（OH結合）

　無機材料の一つであるセラミックスの研究を行っています。岡山を代表する伝統工芸の一つである備前焼は、顔料や釉薬を施さずに作られますが、焼成後の作品の表面には様々な色模様が現れます。呈色の要因となる結晶相を特定し、その生成メカニズムを検討し、色模様を人工的に再現することを行っています。我々の研究グループでは、備前焼を代表する特徴的な赤色模様の「緋襷(ひだすき)」の形成メカニズムを明らかにしました。また、新規顔料開発や、希土類元素を含まない磁性材料の開発も行っています。

　圧縮性による柔軟性を有し、軽量で力/質量比の高く、更に安価な空気圧ソフトアクチュエータの特徴を活かして、使い捨て可能なホームリハビリテーション機器の開発やその制御機器やロボットへの応用を行う。具体的には、曲がっても使える柔軟な空気圧シリンダを開発し、ポータブルリハビリテーション機器へ応用した。また、材料費が千円以下の安価な弁としてチューブの屈曲を利用したサーボ弁を開発した。また、変位センサ内蔵型ゴム人工筋の開発、伸長型柔軟アクチュエータを用いた配管検査ロボットの開発などの研究を行っている。さらに、人材のグローバル化をめざし、所属院生の全員が国際会議で講演発表を行っている。

　太陽をはじめとする恒星や、地球をはじめとする惑星がどのような条件で生まれ、星へと成長してきたか、他の天体はどうなっているかといった疑問を明らかにするため、星・惑星形成の天文現象を観測と理論の両方から検証しています。特に星団形成の過程において、大質量星による誘発的星形成に着目しています。
　天文教育の観点からは、星空案内人資格認定講座や四次元デジタル宇宙シアターの構築と運営を行っています。

生徒が主体となる授業展開や発問の工夫など、理科が好きな子どもと、理科の授業を心から楽しめる先生を育てるための理科教育のあり方などを研究しています。

　錯体化学の手法を使って、金属錯体を基盤とした、これまでにない新しい機能をもった物質を作り出す研究を行っています。錯体とは、金属イオン（例えば、銅や鉄などのイオン）が、周りに存在する分子（配位子と呼ばれる）と強く結びついてできる化合物です。
金属錯体では、金属イオンと配位子が特定の配列や形で結合し、一つのまとまった物質として安定な構造をもった化合物を形成します。この結合によって、金属錯体は金属イオン単体では全く見られなかった新しい機能性を発現するようになることがあります。
　最近は、中心に金属イオンを含むポルフィリン誘導体を合成して、その錯体を触媒として用いることで、空気中の酸素分子と光だけを使った酸化反応の開発に挑戦しています。