本研究组主要以扫描探针显微术（SPM）为手段，研究超浓电解液电化学界面结构和反应动力学、纳米和分子电子学交叉学科的基本科学问题；同时，发展电化学方法和技术，研究双极性电化学及限域空间的调控并加以运用。近年来，研究工作拓展到能源电化学的表界面，包括固态电解质界面膜（SEI）的形成及纳米力学性质、金属锂电沉积以及工况下钙钛矿电池的晶界效应等的研究。

承担或参与多项国家自然科学基金委重点项目和国家重点基础研究发展计划子课题，并与国内外同行开展合作研究。近五年来，研究组在Nature Comm.,   Chem, J. Am. Chem. Soc., Angew.   Chem. Int. Ed, Adv. Mat., Chem. Commun., Electrochimica Acta, ChemElectroChem等学术期刊上发表论文30余篇。目前主要研究方向为扫描探针显微学、离子液体电化学和能源电化学界面过程。

• 扫描探针显微学

长期以来，我们致力于发展扫描探针显微术（STM和AFM）应用于电化学界面和交叉学科研究的方法。运用STM的原子尺度的空间分辨能力，研究电化学界面结构与过程；运用STM探针的局域定位能力和电化学控制，构建原子结和非对称电极的单分子结并研究其电学输运性质；运用AFM长程和性能探测能力，研究离子液体界面双电层结构和理电极上固态电解质界面膜（SEI）的厚度和纳米力学性质；运用AFM单分子力谱，研究生物分子间和分子内的相互作用。

• 离子液体电化学

运用电化学原位STM（EC-STM）研究单晶电极表面吸附、重构和电沉积过程，详细研究离子液体电化学界面的双电层结构细节，拓展对超浓电解液电化学界面结构与性质的认识。基于离子液体双电层的结构细节，构建等效电路，建立双电层的微观结构和微分电容宏观特征之间的关联;   研究结构明确的单晶-离子液体界面氧化还原分子电荷转移动力学及其与双电层结构的关联。

• 电化学能源体系基础

近年来，研究兴趣拓展到电化学能源体系的表界面过程的基础研究：结合原位SPM和Raman光谱技术，相继开展染料敏化和钙钛矿太阳能电池表界面研究；运用表面电化学的概念和方法，研究金属锂电极过程、设计理负极集流体的亲锂性；运用AFM力曲线技术对锂负极固态电解质界面膜（SEI）的纳米力学性质加以研究，预测其电化学性能。

• EC-STM辅助的纳米和分子电子学

基于扫描隧道显微镜裂结技术(STM-BJ)，发展异质结构的构建方法，同时利用电化学和磁场等手段对异质结电荷输运进行调控。结合离子液体的应用，将金属原子结拓展到过渡金属、磁性金属和元素半导体体系；发展基于电化学辅助的跳跃接触(jump-to-contact)的STM-BJ，构建非对称电极的单分子结，注重关联氧化还原分子电导与电化学电荷传递速率，探讨氧化还原反应与金原子结量子输运的相互影响；STM仪器中引入磁场装置，构建可控性好的自旋单分子结，演示了在磁场下单分子具有明显的隧穿型各向异性磁电阻效应。

• 电化学方法应用于检测和调控

我们发展基于芯片的复合微电极方法，利用电化学双极性原理，提高电活性物种的检测能力；将磷脂双层膜搭建于玻璃纳米孔和硅基纳米孔上，结合电化学和AFM对磷脂双层膜的电学和力学性质进行研究。运用基于透氢钯膜的电化学双极性原理，构建串联双室电解池调控平台，实现对溶液酸碱性的大范围循环调控，提出了电化学驱动DNA酸-碱   PCR概念并进行了前期研究。