研究内容包括光电化学界面性能调控，光电、电光转换过程中的电荷传递机制，ECL和PEC生物分析；单分子、单颗粒、单细胞的个体行为和统计行为，单分子水平的分子作用和反应动力学，单颗粒界面能量转移和电荷传递机制，单细胞中的物质输运和能量转移；高时空分辨的单细胞成像方法、技术及装置等。目前主持国家自然科学基金重点项目和国家重点研发计划课题；已在SciAdv, AngewChem, Chem Rev, ChemSoc Rev, ACS Nano, AdvFunct Mater, ChemSci, Anal Chem等刊发表论文400余篇。