ナノマテリアルイメージング研究部門では、株式会社日立ハイテクと連携し、次世代検査技術の開発と社会実装を目的とした研究を遂行する。世界最高空間分解能2.6 nmを有するレーザー励起光電子顕微鏡（Laser-PEEM）を中核技術とし、ナノスケールで化学状態イメージング可能という特徴を活かした半導体検査装置を実用化する。これにより、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)に次ぐ「第3の電子顕微鏡」の実現を目指す。本研究部門はこの実現に必要な基礎研究を行うとともに、先端デバイス／プロセスにおける未解明現象解明や、Laser-PEEMの特性を活かした超伝導体や溶液、生体、エネルギー分野まで幅広い分野への応用研究に取り組む。