目前，实验室有光学探针、识别与分离材料、电化学传感器、微纳结构设计、表征与应用4个研究方向。
1.光学探针：以复杂生命体系中弱相互作用力的分子自组装过程所具有的高度专一识别机制为理论基础，设计合成新型主体分子探针，研究分子探针与底物的弱键、强键协同作用的“契合”多重识别，开展以细胞为对象的复杂生命体系过程中的分子识别，重点研究生物活性分子、自由基与DNA 、RNA和蛋白质等生物大分子作用过程，涉及蛋白质分子交互作用过程、蛋白质受外界环境胁迫及小分子作用的选键识别等生命科学关心的热点问题，研究工作为临床医学、生物学提供重要的理论基础与技术手段，对某些重大疾病早期诊断与预防具有重要的科学意义。
2.识别与分离材料：本研究方向是以自组装和可控组装为方法，把具有特定几何结构和物理化学功能的有机和无机组分（建筑模块）按一定的方式以配位络合为驱动力组装成有机－无机复合配位高聚物和离散型的笼状超分子。该类高聚物材料和离散型笼状超分子在固态下有序排列且呈现不同的拓扑结构，具有特定大小的孔穴、隧道及化学微环境，这种多孔的新型复合材料不仅具有重要的理论意义，而且在生命科学、分子识别与分离等方面有着广泛的应用前景。
3.电化学传感器：本研究方向采用电化学的方法和手段研究分子与纳米探针与目标分子之间的相互作用，采用石英晶体微天平研究蛋白质、DNA、药物、聚电解质等之间的相互作用；研究生物探针固定方法，研制多种压电生物传感器；利用扫描电化学显微镜研究单细胞表面的电化学以及酶的活性位点、表面抗原、细胞的离子通道的分布，监测细胞膜的物质交换过程；研究微流控芯片制备、控制、电化学检测技术等。
4.微纳结构设计、表征与应用：设计合成活性中心为微纳结构的各种高效催化剂，研究微纳区域中高选择性、高产率的化学反应，根据反应过程中主成分浓度变化的跟踪分析确定最佳反应条件，优化生产工艺；开展不同形貌半导体微纳结构材料的设计与制备，研制可用于模拟植物的光合作用的叶绿素染料复合型光伏电池和光电化学电池。
