目前，實驗室有光學探針、識別與分離材料、電化學傳感器、微納結構設計、表征與應用4個研究方向。
1.光學探針：以復雜生命體系中弱相互作用力的分子自組裝過程所具有的高度專一識別機制為理論基礎，設計合成新型主體分子探針，研究分子探針與底物的弱鍵、強鍵協同作用的“契合”多重識別，開展以細胞為對象的復雜生命體系過程中的分子識別，重點研究生物活性分子、自由基與DNA 、RNA和蛋白質等生物大分子作用過程，涉及蛋白質分子交互作用過程、蛋白質受外界環境脅迫及小分子作用的選鍵識別等生命科學關心的熱點問題，研究工作為臨床醫學、生物學提供重要的理論基礎與技術手段，對某些重大疾病早期診斷與預防具有重要的科學意義。
2.識別與分離材料：本研究方向是以自組裝和可控組裝為方法，把具有特定幾何結構和物理化學功能的有機和無機組分（建筑模塊）按一定的方式以配位絡合為驅動力組裝成有機－無機復合配位高聚物和離散型的籠狀超分子。該類高聚物材料和離散型籠狀超分子在固態下有序排列且呈現不同的拓撲結構，具有特定大小的孔穴、隧道及化學微環境，這種多孔的新型復合材料不僅具有重要的理論意義，而且在生命科學、分子識別與分離等方面有著廣泛的應用前景。
3.電化學傳感器：本研究方向采用電化學的方法和手段研究分子與納米探針與目標分子之間的相互作用，采用石英晶體微天平研究蛋白質、DNA、藥物、聚電解質等之間的相互作用；研究生物探針固定方法，研制多種壓電生物傳感器；利用掃描電化學顯微鏡研究單細胞表面的電化學以及酶的活性位點、表面抗原、細胞的離子通道的分布，監測細胞膜的物質交換過程；研究微流控芯片制備、控制、電化學檢測技術等。
4.微納結構設計、表征與應用：設計合成活性中心為微納結構的各種高效催化劑，研究微納區域中高選擇性、高產率的化學反應，根據反應過程中主成分濃度變化的跟蹤分析確定最佳反應條件，優化生產工藝；開展不同形貌半導體微納結構材料的設計與制備，研制可用于模擬植物的光合作用的葉綠素染料復合型光伏電池和光電化學電池。
