1. 利用物理化学和物理学、机械工程等学科研究方法的交叉，开展基于弱键作用的固液界面分子催组装研究；通过扫描探针显微镜与微纳加工技术的结合，探索基于催组装原理发展后摩尔时代新型电子器件的制造策略。
2. 自主搭建拉曼光谱、可控裂结、等离激元光镊、扫描电化学显微镜、微流控等多科学仪器联用的测试平台，探索表界面功能分子与材料的精准操控与组装方法，开展单原子/单分子尺度的高分辨原位表征与机理解析。
1. 利用有机化学、材料、物理、电子学等多学科方法的融合，定制化合成具有新奇性质的团簇材料，探索其微观结构与宏观性能之间的构效关系，发展团簇多级可控组装新方法，研究功能材料构筑过程中的性质涌现。
2. 利用电化学与机械工程的学科交叉，开发单原子岛、单原子层、纳米间隙等原子级结构的制造工艺和原位表征手段，应用于光催化与电催化等分子催化转化机理研究，及光电信息器件等微电子和新能源领域的研究。
1. 利用机械可控裂结技术与扫描隧道显微镜裂结技术，构筑以石墨烯为电极材料的纳米间隙结构，基于弱键作用制备“石墨烯/分子/石墨烯”型单分子原理性电子器件，研究其实现层间电子输运的机制。
2. 利用可控裂结技术，构筑以金、银等金属材料为电极的纳米间隙结构，制备“金属-分子-金属”或“金属-分子-分子-金属”型原理性分子电子器件，研究其电子输运机制，探索其在后摩尔时代芯片领域的潜在应用。
