致力于生物分子自组装体系结构的设计与功能调控。围绕仿生超分子自组装体系的可控构筑，揭示生物催化的本质与调控规律等科学问题，以提高仿酶体系的催化效率、稳定性、选择性和响应性为目标，展开了系统性研究工作，并取得了多项有特色的原创性成果：[1] 生物分子自组装仿生催化体系多元协同效应设计的新理念：采取模块化自组装策略，模拟酶活性部位三维结构和化学微环境，构筑具有高催化效率或特定催化功能的活性体系；[2] 建立无机纳米酶催化活性和手性选择性的环境响应调控新策略，揭示配体大分子动态行为对纳米酶催化行为的作用规律；[3] 首创刺激响应型的多酶复合体结构制备与活性调控。此外，发展了具有逻辑计算功能的DNA自组装纳米机械装置设计与操控策略，揭示复杂DNA自组装体系与化学环境的相互作用规律和纳米尺度下的能量转换规律。申请人以第一或通讯作者在PNAS、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.、ACS Nano、ACS Catal.等有影响力的国际学术期刊上发表SCI论文28篇（IF > 9论文17篇），参与编辑专著4部。获得中科院卢嘉锡青年科学人才奖，入选中科院青年创新促进会会员。分别在2018年第二届先进材料研究国际学术会 （ISMAR 2018）、中国化学会第31届学术年会、ChinaNANO 2017（第七届中国国际纳米科学技术会议）、第十八届全国催化学术会议和第十五届中美前沿科学研讨会等做邀请报告。代表性学术成绩简述如下：1）将经过设计的G-四链体DNA模拟酶模块与聚组氨酸多肽共组装，模拟天然过氧化物酶活性部位催化基团的空间分布与功能，高效发挥DNA与多肽模块对血红素催化活性的协同促进功能，表现出对手性底物的选择性催化转换，对于具有三维活性部位结构的模拟酶设计提供了研究思路。研究成果依次发表于ACS Nano 2017, 11, 7251和ACS Catal. 2018, 8, 7016，被Chemistry World专题报道，在ACS Catalysis网站上被特色展示。为进一步提高模拟酶催化效率并降低成本，将天然多糖与DNA模拟酶进行缠绕自组装，表现出能够匹敌天然酶的底物转换数/催化效率。相关成果正在整理发表。 2）通过DNA模拟酶与DNA一维或二维纳米结构模板自组装，协同催化合成具有导电分子结构的聚苯胺纳米结构，并通过调控DNA模拟酶位点的排列，实现对聚苯胺纳米图案形态的调控。这是首次报道模板法可控的合成自掺杂、可控形态的导电高分子纳米材料。研究成果发表于ACS Nano 2013, 7, 1591 和Chem.Mater. 2014, 26, 3364。采用DNA自组装模板导向合成策略，合成了银纳米团簇纳米图案，首次揭示了表面位阻效应引导银纳米团簇合成路径、尺寸和发光性质调控的规律。研究成果发表于Chem. Mater. 2016, 28, 8834。基于在界面化学调控的贡献，受邀撰写题为“Surface-Guided Chemical Processes on Self-Assembled DNA Nanostructures”的综述论文，发表于Langmuir, 10.1021/acs.langmuir.8b01060。3）以手性、响应性的DNA分子作为金纳米酶配体，实现调控纳米酶催化行为的pH 响应性以及手性选择性催化的多种环境响应性行为，为发展简便有效的智能催化活性控制方法提供了研究思路。研究成果发表于Small 2014, 10, 2014 和ACS Catal. 2015, 5, 1489，在ACS Catalysis网站上被特色展示。4）以DNA自组装结构作为模板组装多聚酶复合体，并实现以适配体底物浓度控制酶复合体级联催化活性。这种程序化酶级联体的有序组装结构在可控生物合成方面具有良好的潜能。研究成果发表于Nano Lett. 2009, 9, 4098。5).构建了一系列进行复杂逻辑操纵的DNA 纳米机械装置系统。研究成果发表于PNAS 2010, 107, 21996，Nano Lett. 2011, 11, 304，Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 4322 和Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 2349。作为通讯作者撰写了题为“Smart Nanomachines Based on DNA Self-Assembly” 的综述论文，发表于Small 2013, 9, 2382，系统总结了DNA 纳米机械的智能化操控研究工作。进一步地，实现对单颗粒贵金属纳米颗粒SERS活性的动态可逆调控。研究成果发表于Nanoscale 2018, 10, 9455。