1 活性物质与软体机器人
活性物质定义为吸收环境能量或利用自身能量转变为运动能一类物质，该类物质在生命体系中普遍存在。在最近10年以来引起物理、化学、材料、机器等跨学科研究领域中广泛重视，尤其在活性物质内在机制、功能和人工软体机器人设计等方面研究活跃。本人研究兴趣把耦合入软物质的化学反应体系信号转化为推动力，产生活性物质（化学软体机器人）的定向运动模式如线性、曲线、旋转等。现在进行的工作包括几个方向：a 各种活性运动模式转换的规律、分岔判局和控制；b. 化学信号驱动的小尺度高韧性软体机器人的设计；c. 化学信号与环境流体（空气和液体）的协同耦合作用带来的软体机器人加速、减速和转弯理论与技术。
代表性工作：
a． 化学信号的驱动顺波（蜗牛等）和逆波（蚯蚓）仿生活性运动（Angew. Chem. Int. Ed. 2016，55, 14301-14305；Science Advance 2020, 6, eaaz9125）
b． 化学软体机器人的自发往返迁移仿生候鸟运动（PANS 2017, 114, 8704-8709）
c． 化学软体机器人的旋转运动（Angew. Chem. Int. Ed.2020, 59, 7106-7112；JPCL 2021, 12, 11987-11991）。
d． 活性物质手性运动转换的运动学判据（J. Am. Chem. Soc.2025, 147, 6, 5182–5188）。
e． 化学软体机器人的群体运动模式转换（Cell Reports Physical Science 2022, 3, 100933）
f． 化学信号驱动软物质的向光和避光运动 （Chem. Comm. 2013, 49, 7690-7692）
2 反应-输运体系的自组装、仿生生长与节律调制
自然界的生物和非生物的生长结构丰富多彩，其主要根源是非线性物理或化学作用与输运的耦合动力学，30年来我们与国际合作者研究了许多化学非线性动力学现象与机理包括硫化学非线性动力学、电化学界面非线性时空动力学、叠加时空结构及局部去耦合的chimera 螺旋波、仿松果斑图、生命起源中无机反应驱动的自组装及节律调制、矿物金属浸出孔溶振荡引起的周期层状溶解等等，我们现在关注的研究计划包括仿生生长、生命起源和矿物浸出的复杂非线性动力学与控制。
近年来代表性工作：
a 金溶解的孔溶振荡带来周期性层溶（JPCL 2021, 12, 12062–12066）
b 间歇波包生长的彷生动力学（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 4988-4991）
c 仿生节律调制（ChemPhysChem 2022, 23, e202200103）
d 节律单元结构（J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 23152–23159）
3 能源电催化化学
我们在界面电化学振荡研究中发现水和吸附电解质的双面作用，一方面介导电子转移，另一方面钝化界面阻止底物氧化或还原。我们逐渐认识到电催化的根本内在机制是界面吸附物（吸附水中间物、吸附电解质或强吸附底物）的介导电子转移，而电极结构改造（纳米、多尺度孔道、单原子、合金等）主要改善界面吸附能力，水溶剂或强吸附电解质的表面吸附中间物（例如 OHads、Hads、SO4ads）介导了电极和底物之间电子转移，这是能源电催化的最基本问题，我们尝试实验研究(光谱和探针显微镜)结合计算深入探讨界面吸附物介导的电子转移（底物氧化和还原）和验证我们的想法。
前期初步工作
a. 水吸附物介导的硫化合物电氧化（J. Phys. Chem. C 2018, 122, 24150–24157）
b. 硫酸吸附物增强的乙醇燃料电氧化（J. Phys. Chem. C 2022, 126, 3397−3403）
c. 硫酸吸附导致的电化学振荡（J. Phys. Chem. C 2015, 119 , 24837–24843）
d 铂氧化物稳定性和活性（ACS Catal. 2023, 13, 14753–14762; Communication Chemistry 2023,6,101）
