聚焦于固相及固相表面的多相物理化学过程，利用原子分辨的原位电子显微方法和跨尺度理论计算模拟，揭示关键材料在使役环境下的微观结构变化机理和动力学，并进而对材料结构进行调控以达到提升性能的目的。
共发表SCI论文90余篇，获正面引用超过4000次。其中以第一/通讯作者在包括 Nature Materials 、 Nature Communications 、 Advanced Materials 、 Nano Letters 、 ACS Nano 等材料科学类主流杂志发表文章20余篇。多篇论文入围ESI数据库“高被引论文”；多篇论文被科学网、ChemistryViews、MaterialsViews、英国皇家化学会（RSC）等学术媒体作为亮点研究报道。