1. 拓扑量子物理：实验上探索磁场下拓扑物态和拓扑相变，特别关注新维度的拓扑效应。我们知道，物理规律在不同维度具有本质不同，例如点电荷的电场随距离的衰减规律在一维、二维、三维空间是不同的。我们通过磁场改变系统的有效维度，开展拓扑物理科学问题的探索。

代表性工作：发现一维外尔费米子、发现三维范霍夫奇点

2. 强磁场红外光谱：通过结合精密光谱与强磁场，发展具有特色的磁光谱探测技术。极强磁场会诱导新的物理效应和规律，帮助我们开拓科学边界。

代表性工作：建成世界领先的强磁场红外装置

3. 拓扑电子与光电子器件：基于拓扑物理效应的基础研究结果，发展材料优化和器件研发，注重微纳器件，测试并开发光电传感器、场效应、忆阻器等。

代表性工作：实现二维超线性光电器件

4. 交叉科学研究：基于显微红外、微纳等开展医学、化学、信息等学科交叉。

代表性工作：实现单根人类头发预测STILL罕见病