但是，日本要研究、制造原子弹，有两个物质方面的主要障碍，一个是需要有充足的铀矿供应来源，日本资源贫乏，国内没有铀矿藏。侵华日军根据东京陆军总部指示，协助日本地质学家在中国大陆四处调查，寻找铀矿资源，收效不大。后来，日本政府与德国交涉，争取到希特勒同意提供1吨氧化铀，支持日本的原子弹研制计划，但专门运送氧化铀的德国潜艇航至马来亚海面时，被美国海军击沉。日本的另一个困难是电力供应。研制原子弹需要耗费日本十分之一的发电量，这对工业实力有限的日本也显然力不从心。
从1943年开始，美军在太平洋发动对日反攻，沿太平洋各岛屿向日本本土逼进，战局对日本日益不利。日本军方愈益希望发明某种超级武器，出奇制胜。东条英机在1943年初曾亲自指示有关部门，加紧研制原子弹，并保证优先供应资金、材料和劳动力。当年7月，日本物理学家根据东条指示，制订了一个“二号研究”计划，试验用热扩散法分离铀同位素。
