研究内容分为极化子物理（研究内容1和2）与场致光谱响应（研究内容3和4）：

研究内容一：表面等离子体光学

建立并发展了数套基于光与物质相互作用的表面等离激元全解析理论，揭示了表面等离激元激光器的物理成因，发现了吸收自感应透明现象的表面等离激元贡献，并对多种纳米增益器件性质进行了深入地探索。

基于光与物质相互作用在金属/介质交界面产生表面等离激元（Surface plasmon polariton, SPP）的特性，建立并开发了数套完善的全解析理论，通过调控低维SPP系统的各个参数，针对金属材料的损耗特性开发了低维SPPs增益器件[J. Mod. Opt., 59, 830 (2012); J. Appl. Phys., 109, 093115, (2011); J. Opt., 14, 055002 (2012)]。在这些工作的基础上，将研究成果推广至纳米激光器领域，在国际上建立了首个用于描述SPP激光器的全解析半经典理论模型 [Phys. Rev. B, 88, 085101 (2013); Appl. Phys. A, 115, 5 (2014)] 。利用这一理论，解决了该领域多年的争论，并提出通过增益调控实现SPP激光器的可能。同时，通过深入的理论研究，阐明了SPP在吸收自感应透明现象中起到了关键作用，并得到了与理论一致的实验结果，对于人们理解和利用吸收自感应透明效应具有重要的科学意义。文章发表在ACS Nano, 10, 4570 (2016)上，并被Proceedings of the IEEE, 104, 2889 (2016)以主要图片形式引用。此外考虑到SPP的局域场增强特性，打破传统二维器件的设计方法，提出复合三维结构，大幅度提高近紫外至近红外波段的不同光敏材料的光吸收截面（至少提高两个量级），由此提高光催化、光敏探测、光电探测效率等，为这一领域的器件设计打开了全新思路[J. Phys. Chem. C, 116, 21547 (2012); Chin. Opt. Lett., 12, 092401 (2014)]。

研究内容二：光与物质强耦合相互作用

发展了基于光与物质强耦合系统的非辐射能量转移技术，达到100%的能量转移效率，揭示了非辐射能量转移半径增长的物理成因；开拓了强耦合多体理论，实现了国际首例非局域相干纠缠态下的超距非辐射能量转移，与传统能量转移极限相比突破了两个量级以上。

在研究光与物质强耦合相互作用的过程中发现，当激子跃迁与光学共振模式之间发生超快能量交换而造成能级劈裂时，基于强耦合系统特有的非局域特性，能够实现并极大地提高非辐射能量转移效率，在能源危机日益严重的现代社会，进行能源利用与转化的研究具有很强的现实意义。截至前为止，已经可达到100%的能量转移效率。该工作受到了国际广泛关注，作为热点文章(Hot paper文章)发表在【Angew. Chem. Int. Ed., 55, 6202 (2016)】上，发表后立即被ChemistryView的Highlights栏目选为研究亮点，这一发现对相干能源运输和光能捕获等具有极其重要的意义。

        在之前工作的基础上，利用光与物质强耦合相互作用产生的非局域相干纠缠态，成功实现了国际首例强耦合条件下的超距非辐射能量转移，转移效率高达37% （传统手段中转移效率为零）。实验中供-受体间距大于100纳米，远远超出传统转移极限（10纳米），摆脱了供-受体之间距离的限制。这一成果刷新了人们对传统能量转移体系的认识。文章发表在【Angew. Chem. Int. Ed., 56, 1 (2017)】上【见附件1代表性论文】，发表后立刻与创新成果二同时被Science杂志以全篇幅的专文形式热点评论，【Long-distance operator for energy transfer, Science, 357, 1357-1358 (2017)，并被BioPortfolio等杂志选为研究亮点，指出该工作在Förster/Dexter能量转移方式之外，开辟了一种全新的非辐射能量转移方式。

研究内容三：场致光谱响应材料的关键技术

深入解析多场调控电子-离子双注入模型获得离子存储器件性能提升的关键技术。

        通过电子阻挡层设计、多元掺杂等方法调控界面特性及晶格取向，获得多种改善锂/锌/铝离子存储器件性能的关键技术；设计并制备了具有高能量密度、高功率密度、高透过率对比度且服役性能稳定的光电转换与能量存储一体化器件，已为兰州空间技术物理研究所等单位采用。

研究内容四：一体化智能全器件

开发了具有宽温区自适应性的自充电储能一体化智能器件。

        提出了有机-无机非对称设计，巧妙地应用盐包水水凝胶取代传统固态电解质，大幅提高锌离子输运速率，具有在-25℃到50℃稳定快速的光谱响应及亚秒级电荷输运行为，10分钟自充电可恢复原始储能的82%，远优于传统体系。