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本研究では、本研究室オリジナルの超高速レーザー分光技術を駆使し、グラフェンを代表とするカーボン系ナノ物質、強誘電体などの電子・格子結合ダイナミクス及びフォノン波束伝播を明らかにすることを目指した。具体的には、（1）グラフェン表面におけるナノスケール光学フォノン波束の伝播の解明、（2）金属型カーボンナノチュ－ブ（CNT）の高周波コヒーレントフォノン検出と共鳴効果の解明、（3）グラフェン関連物質として半金属Biの高強度テラヘルツ電場による非線形光学応答の解明などを行った。
グラフェンにおいては、金ナノ微粒子による表面電場増強により、グラフェン表面上のエッジ・欠陥に伴うディラック・コーン散乱を高感度に誘起し、ナノスケールのDモードフォノン波束を生成できることを見出した。
金属型CNTにおいては、サブ10フェムト秒レーザーによる広帯域波長分解コヒーレントフォノン分光を実行し、RBMモードとともに80～96 THzという世界トップデータとなる高周波フォノンモード（2D、2Gモード）の検出に成功した。CNTが持つ共鳴エネルギーから、フォノンのエネルギー分だけ離れたところで各モード（例えばG、2D）が高強度で検出されることを見出した。また、バイアスを印加することで、Gモードや2Dモードにピークシフトが生じることを見出し、コーン異常による電子格子相互作用とパウリブロッキングを考えることで説明できることを示した。
ディラック的バンド分散を持つ半金属Biにおいては、高強度テラヘルツ波により、伝導電子がバンド分散に沿って相対論的加速を受け、電子の有効質量が約3倍にも大きくなることを見出した。
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