早期从事光学研究，后来进入了物理学与生命科学交叉研究领域。1999年负责成立了“复杂系统和生物大分子的动力学”研究组。2001年负责成立了“软物质物理实验室”，并担任首届主任。研究了液晶和光学系统中的动力学行为和混沌现象。创立了一种控制非线性系统中斑图、时空混沌和螺旋波的有效方法 — 空间微扰法。模拟研究了行波微扰法对心脏动力学行为的控制作用。研究了可激系统中的动力学行为及斑图形成。研究了单分子DNA熔化、凝聚、DNA与组蛋白（histone）的相互作用、解旋酶（helicase）的动力学行为、生物分子马达（molecular motor）的动力学行为、抗癌药物顺铂（cisplatin）奥沙利铂（oxaliplatin）及反铂（transplatin）等与DNA的作用机理、单细胞中紫杉醇对表皮生长因子受体（EGFR）内吞运输的影响、量子点在活细胞内的扩散运动等。在《物理》，《物理学报》，《科学通报》，《Chinese Physics Letters》，《Chinese Physics B》，《Communications in Theoretical Physics》，《Physical Review Letters》，《Physical Review A, E》，《Optics Letters》，《Optics Communications》，《Applied Physics Letters》，《Molecular Crystals and Liquid Crystals》，《Journal of Chemical Physics》，《Journal of the American Chemical Society》，《Journal of Biological Chemistry》，《Journal of Theoretical Biology》，《Journal of Molecular Biology》，《Biochemistry》，《Nucleic Acids Research》，《Molecular Cell》，《Science China》，《Chinese Science Bulletin》，《iScience》，《Small》，《PNAS》，《Nature Communications》，《Nature》等物理学、化学、生物学及综合杂志上发表学术论文两百余篇。2000年获“国家杰出青年科学基金”。