1. 开发和构建新的多功能高速原子力显微镜系统，研究生物大分子（MACPF/CDC成孔蛋白、焦亡蛋白、骨架蛋白、DNA等）在准生物环境中的行为动态，自组装和作用机理。 构建多功能高速原子力显微镜生物平台，结合穿孔蛋白等生物大分子的分离提纯技术，细胞膜重组技术等，将分离提纯得到的蛋白质分子分散到含有磷脂双分子膜的基底（或其它基底）表面，并保持在生物缓冲溶液中，模拟其生物环境。之后，用高速原子力显微镜原位探究单个蛋白质分子（或其它生物分子）的自组装，结构变化，动力学以及分子之间相互作用的机理。对于与盐离子溶度、pH、光、温度等因素相关的生物分子，应用溶液自动交换系统，紫外脉冲照射系统和温控系统等来对应调整其所在的环境因素，从而探索生物大分子的结构变化，行为动态，动力学，及分子间相互作用等机理。

2. 无机材料或生物材料的组装，性能或相互作用机理的研究。主要利用多功能原子力显微镜技术，研究无机材料或生物材料的一维、二维及三维结构的组装，力学，磁学、电学性能或相互作用机理，并摸索其功能和应用。

3. 生物传感器和生物电池的开发和应用。探究和搭建新一代的生物传感器和生物电池。