1. 開發并拓展GPU加速高性能多尺度模擬軟件：自主研發的GALAMOST軟件受到國內外學者的廣泛使用，目前已成為分子動力學模擬方法的國際主流軟件之一。國際國內同行利用該軟件開展的研究工作已經在JACS、Angew. Chem.、Science Advances、ACS Nano、Macromolecules等期刊發表研究論文60余篇。
2. 高分子多層次結構調控及動力學機制：發展高分子鏈以及高分子膠體的粗粒化模型和相應的模擬方法，闡明高分子以及高分子膠體多層次聚集態結構的形成與調控機制，為新型功能高分子材料的設計提供新思路。
3. 高分子納米復合體系的性能優化及內在機理：針對高分子/納米粒子體系，深入理解納米粒子對復合體系性能的增強機制以及新功能的調控機制，為高性能以及高功能性高分子復合材料的開發提供最優解決方案。