研究集中在低维纳米材料和异质结的生长机理上。从热力学和动力学角度研究二维材料前驱分子的裂解，沉积、形核和长大的全过程。

研究在能源转化领域中的电催化反应，包括析氢反应（HER）、析氧反应（OER）、氧还原反应（ORR）、CO₂还原反应（CRR）等。

研究锂离子电池、锂硫电池、钠离子电池及其他新型储能材料。重点研究并揭示其中的充放电过程、相稳定、相变、离子输运、界面反应等基础问题。

机器学习能够从材料数据库中快速地建立材料的成分、结构与性能之间的关系，将加速新材料的开发与应用。本课题组专注于机器学习预测材料的物理性质和优化用于分子动力学的势函数。