本实验室在细川阳一郎教授的领导下，专注于使用最先进的超短脉冲激光以及显微镜技术，开发针对细胞及其蛋白质等生物学样本的超精密高精度加工方法。尤其是在使用飞秒激光的细胞操作及其加工领域，本实验拥有着世界最高水平的设备及其与之相匹配的研究成果。
细胞的飞秒激光操作及其测量
将在光能量的高峰值强度状态的超短脉冲激光在显微镜下聚焦时，可以实现光能的时间和空间极限状态。当将这种状态的光能施加到细胞和细胞培养液上时，会引起在微米级聚焦点的爆炸现象，并且在微空间中产生强烈的冲击波。
通过将这种冲击波作为一种力学冲击作用于细胞时，便可以实现单一细胞的操作，也可以精确测量细胞之间的粘附力的大小等，还可以将基因无损的导入细胞。
通过我们的这种方法，目前比较困难的单一细胞的机械刺激也可以相对容易的实现。
综上，本实验室用目前比较先进超短脉冲激光来实施细胞（但并不仅限于细胞）的操作和测量，并在该领域有一定的优势，目前和生物及医学领域的研究人员进行深度的合作，来拓展超短脉冲激光在生物领域的应用。
细胞以及组织的环境感知分析以及探索
解明蛋白质，细胞和组织的结构变化的力学化学等复杂机制是生物组织形态构成及其变化的重要问题。近年来，上述机理与生物功能之间的关系引起了人们的广泛关注，由此孕育出了一个新研究领域“生物机制学”。
本实验室试图通过利用激光激起的冲击力作为工具，从生物机制学的角度理解植物细胞和动物细胞对环境应激性和适应性。
尤其是研究非运动状态的植物如何感受到诸如力，光，温度和水分之类的刺激，并通过灵活地改变其自身的生理功能和形态来适应环境以便生存。
通过了解和研究这些植物和动物的环境适应能力和机理，立志于将其有效应用于未来的环境探索，解决能源和资源问题，实现可持续型社会发展的形成。