1. 纳米材料的合成与表征；

2. 纳米器件的设计及微纳加工技术；

3. 锂电池、镁电池、超级电容器等电化学能量存储器件；

4. 原位表征技术；

5. 能源转化的化学物理机理。

现任清华大学物理系长聘教授，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所客座研究员；曾任美国英特尔公司资深研究员、美国伯克利国家实验室终身研究员，国际半导体技术规划（ITRS）新器件及新材料专家工作组成员，美国基础纳米科学年会自组装结构与器件分支主办委员会成员；现兼任“Scientific Reports”, “Graphene”, “Flexible Electronics”,“功能材料”等学术期刊编委；30多家国际学术杂志论文评审专家，美国布鲁克黑文国家实验室功能纳米材料中心评审委员，美国国家科学基金评审委员，美国Keck基金评审委员，法国-伯克利基金评审委员；美国材料学会，化学学会，电化学学会，及IEEE会员；中国化学会第29届理事会理事。