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材料物性とデバイス特性のギャップがグラフェンをはじめとする2D原子薄膜デバイスの高性能化を阻んでいる。このギャップを解消すべく、研究代表者らは、デバイスの表面・界面電子状態の微視的観察を可能とするオペランド顕微X線の分光の開拓およびそれを用いた学理に基づくデバイスの研究開発を行った。その結果、電圧印加下でのデバイスの電子状態を高空間分解能（70 nm）でX線を用いて観察する手法を確立することが出来た。このオペランド顕微X線分光を用いて、新規なグラフェン・トランジスタの開発、二硫化モリブデントランジスタの微視的な電子状態観察、さらには、トポロジカル絶縁体デバイスへ研究を展開した。
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