生物传感及仪器研制 课题组致力于多元化纳米生物传感平台的构筑。利用纳米材料独特的光学、结构及组成特性，构建了基于纳米催化的新型电化学发光体系及荧光生物传感平台；实现信号输出多元化：为实现高通量分析，率先在国内发展了封闭式电化学发光体系并对其应用进行了拓展。此外为打破传统电化学发光免疫分析Roche在市场上的垄断，通过对电化学发光激励方式及界面创新，诱导发光体进行相应的化学反应完成向激发态的转变。在仪器方面完成了科研型普适性仪器向专用型和医疗型仪器的研发转变。

核酸研究与应用 本课题组长期致力于各类核酸的性质与应用研究：1）在国内较早且系统性地研究了一种与生命体寿命与癌症疾病息息相关的核酸结构，即G-四链体（G-quadruplex），利用该结构与有机配体的分子识别与独特性质（如仿生酶特性），构建系列分子逻辑体系与分析方法：2）一方面运用DNA分子作沩模板指导合成具有序列特异性的荧光银纳米簇，并利用密度泛函理论解释根本原理，另一方面借助于DNA分子反应动态调控银纳米簇的荧光与催化性质，构建崭新的分子逻辑与传感平台。核酸分子以其天然且突出的指导、调控与编码性能在生物、化学等交叉前沿领域具有重要的研究意义与应用潜力。

纳米电催化 能源电催化以材料为支持，以表界面反应为对象，以化学能源高效转化和存储为目标，通过结合现代表征和光谱技术以及计算方法，揭示催化过程及反应机理。开发和设计活性高且稳定性好的催化剂是提高能量转化效率的关键。近年来，课题组发展了系列优异性结构和组成多元化的电催化材料，基于理论与实验相结合的系统框架，揭示其在电解水氢析出、氧析出，氧还原等诸多基础反应中的作用，为高效催化剂的制备提供了新思路。