(1) 原子、分子在二维表面的吸附、组装与原位反应

通过液相合成、化学沉积等不同方法，在二维晶体表面，利用超高真空条件下的扫描隧道显微镜、程序升温脱附、低能电子衍射、X射线光电子谱等多种技术结合理论计算，研究单一分子、多分子或分子与金属原子在表面吸附和组装形成的低维结构，包括团簇，一维链和二维网络，探索所得结构的稳定性、生长动力学和原位化学反应，从而获得新型的功能性纳米材料，同时在原子与分子尺度上揭示其相互作用、形成机制和隐含规律，并为深入理解物理、化学、生物等多领域课题提供基础。

(2)多功能性纳米粒子的设计、性能研究以及其在生物医药方面的应用

设计并合成集治疗和诊断为一体的新型多功能高效抗肿瘤纳米粒子，通过原子力显微镜、透射电镜、扫描电镜、动态光散射、X射线衍射、紫外-可见吸收光谱、拉曼光谱、X射线光电子谱、红外光谱、荧光光谱等多种方法联用，研究所得粒子的结构、组分和稳定性，并研究其在细胞和活体内的光热治疗、热化疗、CT成像、光声成像、MRI成像以及红外热成像性能，以及生物相容性、细胞毒性和生物安全性等，证实其应用潜力。

(3)杂化纳米材料的光致发光和光催化性能及其构效关系。

研究半导体性纳米材料、碳量子点等的光致发光特性以及其自身或与其他半导体或金属杂化、修饰后在光催化、光热治疗、生物成像、化学传感等方面的应用，尤其是其结构、组分与其性能之间的关联。