一.  原子级尺度下电子态调控高效宏观量子输运特性研究

微观的电子态性质体现为宏观的量子输运。原子级尺度下的电子态的调控，才能深度剖析出电子态调控规律。原子级尺度下制备需要发展精准的化学合成方法，通过构建电子态浓度梯度分布，结合自旋轨道耦合性质，控制电子传输途径和方式，进而产生新奇的量子输运特性。

二. 锰基钙钛矿型动态单晶固体的多功能器件创制

锰基钙钛矿单晶固体基于锰的歧化反应制备，实现了多重价态的锰离子存在于同一亚稳态单晶固体中，这就具备了创制器件的天然优势。通过对多重价态的电子组态排布调控和不同价态离子的分布限域控制，基于电荷平衡原理，使单一晶体同时具备多功能的器件。

三. 非常规无机材料激子介导的玻色凝聚态研究

无机固体具有宏观量子性能，总是以进入某一物理凝聚态为前提。BCS 理论对高温超导材料的解释认为电子对产生波色-爱因斯坦凝聚（波色态）。而无机固体高温超导激子机制认为金属费米面附近的电子能够隧穿到半导体的带隙中，通过和激子相互作用实现超导状态。因此，应用新的合成化学反应，使电子-空穴对（激子）或极化子在高温或室温条件下稳定存在，进而电子通过与之交换能量而形成电子对，生成的电子对通过不同的介质发生波色凝聚，进入波色态，是问题的关键。激子的稳定存在是电子与激子耦合的条件之一，也是实现新奇物化性质的必要条件。设计合成非常规无机半导体材料，尝试用各种场去诱导产生稳定的激子态，使之在高温甚至室温条件下进入波色态。

四. 化学-医学交叉方向

近年来，团队同时致力于创新化学-医学交叉领域的基础理论研究。聚焦医学难题，以分子视角探索恶性肿瘤等疾病的发生、发展、演进的动态进程。团队以化学-医学交叉学科为导向性的引入了分子生物学、计算机科学、数学等多学科技术，构建了更为科学合理的交叉学科平台，旨在研究有效解决实际医学问题的新方法。目前，团队已在癌症边界判断、肿瘤可视化分子诊断技术研究、活体代谢组学分析等方面取得了系列研究成果，推进了化学技术主导的交叉学科在探索具体医学问题中的进程。