近场光学显微技术发展: 扫描近场光学显微镜 (SNOM) 是光学光谱和扫描探针显微镜的结合，在过去十年中已逐渐完善为强大的纳米成像和纳米光谱工具。我们的目标是通过以下方式进一步扩展 SNOM 的功能：(1) 将 SNOM 与超快光学光谱相结合，以实现纳米级空间分辨率和超快 (ps 到 fs) 时间分辨率；(2) 将 SNOM 与多功能纳米电子和纳米机械映射方法相结合，以实现多功能扫描探针平台。

量子等离体激元: 表面等离子体是与传导电子振荡耦合的集体电磁激发，它能够在纳米尺度上操纵光与物质的相互作用。传统等离子体受限于极端空间限制和低损耗。我们探索了利用非常规等离子体系统 (包括碳纳米管和拓扑半金属) 中的量子效应 (量子等离子体) 和拓扑效应 (拓扑纳米光子学) 缓解这一困境的可能性。

碳纳米管: 单壁碳纳米管 (SWNTs) 是由石墨烯片卷起组成的一维空心圆柱体。尽管过去三十年来单壁碳纳米管的研究非常深入，但单壁碳纳米管——长期以来一直被誉为超越硅的替代品——的新兴特性和潜在应用从未停止给研究人员带来惊喜。我们利用最先进的表面表征工具来探究超净金属和半导体碳纳米管中的Luttinger液体物理和激子效应。

范德华异质结构: 范德华异质结构由通过弱范德华力结合的单个原子层组成。低维单晶的广泛选择性和包括扭曲在内的强大调节能力提供了前所未有的自由度，可以创建仅靠成分无法实现的所需材料特性。在众多奇特特性中，我们使用 SNOM 对极化子波 (集体混合光物质模式) 进行成像，包括石墨烯中的等离子体极化子、h-BN 薄层中的声子极化子和过渡金属硫族化合物 (TMDCs) 中的激子极化子。

低维材料单缺陷： 缺陷在天然晶体固体中普遍存在，也可以人工制造，这些缺陷会极大地影响其电子、光学和热性能。许多缺陷会严重阻碍电子或声子的传输。其他一些单缺陷具有特殊的量子特性，使其可能用于量子技术。我们特别感兴趣的是表征和操纵碳纳米管和h-BN薄层中的单缺陷，并探索它们在量子纳米光子学中的应用。