材料科學小組主要運用同步輻射X光實驗技術研究前瞻奈米材料，X光技術包括X光散射、多體繞射、高解析度X光粉末繞射、時態相干X光繞射、三維X光奈米繞射等。本小組成員依任務或研究專長，組成專屬的研究團隊，從事的材料科學範疇可歸類為四大主題：
一、薄膜材料生長機理
本小組研究各種薄膜及磊晶奈米材料的結構、生長機制及其物性間的關聯性，尤其以金屬氧化物/半導體材料等新穎磊晶結構為主要研究對象。我們亦利用原子層磊晶與磁控濺鍍多鐵性超晶格薄膜成長技術，以開發新穎的光電與能源材料。
二、材料科學結晶學
本小組研究各種結晶材料在非常態的結構，藉以瞭解材料之結晶構造與功能之關連性，以及晶體成長或轉變的機制。主要技術為高解析度X光粉末繞射，探討對象含生物材料、能源材料、觸媒與各種無機固態樣品。
三、軟質材料結構特徵與性質
本小組研究軟物質材料層級結構特徵與其物性間的關聯性，主要課題包含高分子結晶化行為、嵌段共聚高分子自組織行為、液晶相變、導電高分子結晶結構和高分子纖維微結構等。
四、奈米材料的研發與應用
本小組利用臨場X光散射、臨場X光繞射、臨場X光吸收光譜研究多維度孔洞材料及奈米材料之結構及物性。藉由奈米尺度的結構設計，探討奈米尺度下的物理與化學現象，以應用於綠色能源的轉換與儲存。