高エネルギーX線回折や中性子回折などの先端量子ビーム回折と計算機シミュレーションの連携によって、ガラスのような長周期秩序を持たない物質・材料の原子配列を3次元可視化し、乱れた原子配列に潜んだ構造秩序（中距離秩序）を、原子間結合ネットワークが作るリング、空隙（原子の存在しない空間）といったトポロジーに着目して抽出することに取り組んでいます（図(a)）。近年では実用化されている材料、もしくはその可能性を秘めた材料の物性と構造の相関解明を目指し、特定元素周囲の構造を選択的に計測できる量子ビーム計測技術（元素選択量子ビーム計測）を駆使した研究を展開しています。スマートフォンのカバーガラスや人工歯などにも用いられるガラスセラミックスは、ガラスを部分的に結晶化させた材料です。その結晶の核となる酸化ジルコニア（ZrO2）がガラス中にどうやってできていくのかはこれまで明らかになっていませんでしたが、X線異常散乱を用いたジルコニウム（Zr）周囲の選択的計測によって、通常のガラス中には存在しない多面体稜共有構造がZrO2結晶とガラスネットワークの間に形成され、ナノサイズの初期結晶核が形成・成長していくことが明らかになりました（図(b)）。また、エネルギー密度と安全性を両立する全固体リチウムイオン電池のキーとなる固体電解質におけるイオン伝導度を制御するリチウムイオンの配位環境についても、同位体置換中性子回折法によるリチウム周囲の構造の選択的計測によって明らかにしています（図(c)）。