主要从事单分子表面增强光谱及操控、等离激元光子学的研究工作，为单分子表面增强光谱领域的开创者之一。作为主要完成人，主要工作包括首次探测到单个生物分子的表面增强拉曼光谱，并从理论和实验两个方面完整解释了表面增强拉曼光谱的主要机理，为国际上公认的重要贡献；提出了表面增强拉曼光谱与表面增强荧光的统一理论；在单分子操控的研究方面，论证了利用表面增强光学力进行单分子捕获的可行性；对金属纳米线的等离激元传播特性进行了深入的研究，并利用等离激元纳米波导构建全光网络，首次实现基于等离激元的纳米光学路由器、逻辑门和半加器。在包括Physical Review Letters, Nano Letters等国际著名科学杂志发表论文80多篇，被SCI杂志引用3000余次。其中关于单分子表面增强拉曼光谱的研究已有两篇文章分别被引用800余次（PRL 83 4357 NOV 1999）和500余次（PRE 62 4318 MAR 2000）；关于单个分子操控的研究成果被2002 年12月Physical Review Letters 89 期的封面采用。获国际会议邀请报告30余次，组织过十次国际学术会议；为PRL, Nano Lett., JACS, Small, PRB, CPL，Nautre Communications等审稿人；任International Journal of Modern Physics B  (IJMPB)，Modern Physics Letters B (MPLB)和 Chinese Science Bulletin编委。