トップダウン/ボトムアップ手法の融合によりサイズ・次元・構造・配列の制御されたナノ構造を形成し、バルク材料にない機能を引き出す。更に、個々のナノ構造内部へのヘテロ接合形成等による新構造創出を行い、次世代トランジスタや量子性を利用した新たなデバイス応用に関する研究を行っている。具体例を挙げると、半導体であるSiとGeのヘテロ接合をナノワイヤ内部の直径方向に形成したコアシェル型の特殊ナノワイヤ構造の形成に成功している（図中央）。本構造により不純物のドーピング領域とキャリアの輸送領域を分離することができ、ナノ構造体を利用しても不純物散乱を抑制できるため、バルクSiデバイスの4倍以上の高移動度のp型トランジスタチャネルを実現できる。更に縦型構造を採用することで消費電力を大幅に低減することが期待できる。また、ヘテロ接合のバンド構造に応じて光電変換素子にも応用可能であり、内部のヘテロ接合をpn接合に変換したpn接合型の光電変換素子も作製できる（図左下）。更に図右下に示すようなハニカム構造を形成することで、トポロジカルフォトニクスへの応用も可能となる。