磁共振（核磁共振NMR，电子自旋共振ESR，磁共振成像MRI）设备研制、方法发展及化学生物学、合成生物学应用研究：

• 发展基于非天然氨基酸的蛋白质特定位点标记及NMR分析方法，揭示蛋白质不同功能状态下的不同尺度动态构象变化与物理化学机制。目前已针对重要药物靶标膜蛋白（G蛋白偶联受体，离子通道）开展基于NMR的动态机制及创新多肽药物研发，以通讯作者在Acct Chem Res, Nat Protocols, J Am Chem Soc, Angew Chem Int Ed., Cell Research, Cell Discovery等杂志上发表论文40余篇，以合作作者协助合作伙伴在Nature, Mol Cell, EMBO J等杂志上发表论文20余篇。申请创新多肽药物专利10余项，其中多项进入转化阶段。

• 发展ESR设备与分析方法，揭示生物酶催化过程中的电子传递与物理化学机制，促进基于酶催化的合成生物学研究。主持搭建25T/690 GHz水冷磁体国际最高场ESR设备；自主搭建9.4T/240GHz超导磁体ESR设备；发展和应用低温ESR方法揭示线粒体酶、光催化酶等氧化还原反应，光催化反应过程中的自由基行为及电子传递机制，以通讯作者在Nature, Nat Catalysis, ACS Catalysis, Chem Commun 等杂志上发表论文20余篇，以合作作者协助合作伙伴在Science, PNAS, Nat Commun等杂志上发表论文10余篇。申请设备研制专利多项。

• 发展高场MRI检测线圈和分析方法，开展活体原位条件下重要疾病的病理及药理分析。基于9.4T/400 mm动物成像谱仪，发展31P, 23Na等杂核MRI检测线圈，发展基于14T/89mm 谱仪发展高场磁共振成像新方法，发展新型磁共振成像造影剂及揭示治疗神经退行性等脑疾病的药物作用机理。以通讯作者在NeuroImage, Adv HealthCare Mater, Small, Mag Res Lett等杂志上发表论文多篇。