“物质结构透明计划”下设极端条件下先进材料与器件综合研究装置、硬X射线自由电子激光（XFEL）装置、已有物质结构研究相关设施拓展升级三个研究方向。

一、“极端条件下先进材料与器件综合研究装置（设施）”方向

聚焦电子信息、重大装备、能源与化工等领域先进材料与器件的研发与转化，与成都市共建集超快变温、超高真空/洁净、高温-高压（等静压）等极端条件下先进材料与器件综合研究装置，为探明材料制备过程中结构-性能的关系，揭示材料与器件服役过程中结构-性能演变规律等关键科学问题提供共性基础研究设施。该设施以“基础研究-关键技术攻关-应用技术研究-典型应用示范”全链条设计，突破新材料合成与制备、精确结构解析与调控和性能-服役行为评价与优化等基础理论和关键技术，支撑“政、产、学、研、用”紧密结合的从材料研发到工程应用的创新体系。

二、“硬X射线自由电子激光（XFEL）装置”方向

围绕国家战略需求，瞄准学科国际前沿，为解决能源、生命、材料、物理、化学等多学科关键科学问题提供高分辨成像、超快过程探索、先进结构解析等尖端研究手段，预研建设在原子、分子尺度上探测和调控物质结构与状态的理想探针，形成“大科学装置—前沿基础研究—新兴产业技术”的产学研一体化融合发展的创新平台，推动科技创新和产业升级提效，为前沿科学突破和产业技术革新提供科技支撑。