计算机辅助设计合成具有光电活性的有机配体;运用本人提出的"金属矢量"和"金属原子的矢量操纵"学术思想设计合成维尔纳型和科顿型(金属-金属键)金属矢量,运用CPK模型模拟目标分子的纳米结构,为实验提供依据。在金属矢量操纵下,将小分子组分一级自组装成纳米结构的大分子化合物。通过主客体作用进一步二级自组装成纳米结构的超分子金属有机聚合物。研究超分子金属有机聚合物的物理化学性质,探索具有光电功能的超分子纳米材料。本项目"超分子金属有机聚合物的精确控制自组装及功能化"属于当代化学的前沿领域,选题新颍,挑战性强。通过一级自组装得到纳米大分子结构,再通过主-客体应答将纳米大分子二级自组装形成超分子聚合物,发展了制备纳米聚合物材料的新方法。进一步研究功能纳米结构新体系在光电功能材料或器件方面的应用。
在超分子手性研究方面取得重要进展,揭示了在金-金相互作用的推动下,非手性的小分子自组装形成由十六个金原子连续键合的发光手性大环,该成果发表在《美国化学会志》上,被美国《科学》以"编辑的选择"进行了评述。设计出新颖的、具有方向性组装功能的金属中心和有机配体分子模块,运用自己发展的"穴径可微调的自组装"技术,进一步设计自组装出了一系列金属有机杯芳烃类容器分子,具有键合阴离子的性质,该工作得到了审稿人的一致好评,被英国皇家学会Dalton Transactions选为非常重要的热点文章,以封面文章发表,Dalton编辑还在专题评论中对此工作进行了特别介绍。发展了一种以双金属"夹子"同多功能三吡唑配体自组装得到大三环纳米笼,内空间尺寸达到1.8立方纳米,在Organic Letters上发表。采用双金(I)配位单元,运用自己总结提出的"金属中心矢量操纵"的模型方法定量地引导和控制树形大分子的自组装,由于穴醚和双金(I)配位单元的引入可使该树形超分子既具有分子识别功能,又具有发光特性。应邀撰写国际期刊综述和专著章节。多次在国际国内学术会议上做邀请报告。