ナノスケール物性研究部門では、様々な低次元ナノスケールデバイスと物質を対象とした研究を行っている。このナノスケール構造は、電子ビームリソグラフィーや集束イオンビーム加工を用いてナノスケール電子デバイスを作製する方法や、薄膜成長中に自発的に形成される方法や、原子レベルで秩序だった表面へのナノスケール層の堆積など、様々な手法を利用して材料や電子デバイスを作製している。これらの材料は、走査型プローブ顕微鏡を用いた表面の空間分解物性研究や、様々な低温輸送・磁気輸送技術を用いた特性評価を行っている。最近では、ナノスケールの材料やデバイスの開発と、物性研究所で利用可能な量子計測法を組み合わせることで、新しい微細加工ができる施設を設置した。この施設では、当研究所の微細加工・分析ツールを活用し、低温や高磁場などでの様々な量子計測に適したデバイスの作製を支援している。最近の研究テーマは、二次元電子ガス（2DEG）デバイスにおけるスピン流の研究界面や、ヘテロ構造におけるスピン変換現象の探索、スピントロニクスデバイスの開発、単結晶表面に形成されたナノ構造における超伝導やトポロジー状態の走査プローブによる解明、自己組織化ナノ構造体の薄膜作製法の創成などである。