研究分子电子材料中的电荷转移，制备分子开关、分子导线、分子二极管等分子器件；研究光电/电光分子材料中分子激发态的电荷和能量转移，研制新型光电转换、光存储材料和器件。研究新型分子磁体、有磁学特性的有机分子材料，与自旋和激发态相关的量子效应，电荷、轨道和自旋间竞争导致的新奇量子现象。
7.超快光场对分子、原子、电子的调控
研究超快光场与分子、原子、电子的相互作用，量子态的演化及动力学特性，实现对量子态演化的实时精密观察和调控；研究化学反应过程的超快光场调控，超快光场与物质的相互作用及产生的新现象，揭示相关的超快动力学行为。
8.高品质因子微腔中的光子-电子态耦合及调控
制备具有高品质因子和微小模体积的微纳光子结构微腔以及微腔/单电子态体系；研究光场与微腔高效耦合、表征方法及非线性效应；研究微腔/单电子态体系中的强耦合效应，以及导致的量子效应和调控方法，探索在量子信息和量子计算等领域的应用。
蛋白质研究
1.重要蛋白质复合物的结构与功能关系的研究
研究稳态或动态的生物大分子复合体，如染色体、细胞骨架、蛋白酶体、病毒转录复制及与宿主相互作用的复合体、以及其它具有重要生理功能的蛋白复合体；支持综合运用各种生物物理，生物化学，分子生物学，细胞生物学方法开展重要生物大分子复合体的结构解析与功能诠释，揭示其作用的分子机制。
2.重要膜蛋白功能的结构基础研究
发展和完善与膜蛋白（特别是真核膜蛋白）表达、纯化、结晶及结构测定相关的方法；研究具有重要生理和药理功能的膜蛋白、膜蛋白复合物及其与配体和下游调控蛋白复合物的三维结构，包括离子通道、转运蛋白、各类受体、和其它新型的整合膜蛋白；在此基础上阐明重要膜蛋白的生物学功能，发现其新的生物学功能。
3.生理与病理活动的蛋白质组研究
针对重要动植物、微生物的生理过程和重大疾病的病理过程，开展动态蛋白质组研究，应用比较组学、生物信息学的手段，研究重要功能蛋白质群（组）及其相关通路和网络的变化规律，阐明相关的生理或病理意义，发现和验证潜在的分子标记物和药物靶点。
4.蛋白质研究的新技术与新方法
发展高效蛋白质分离鉴定，以及结构、相互作用和动态过程研究的新技术新方法；关注修饰蛋白质超高灵敏规模化分离鉴定新技术新方法、原子分辨率的蛋白质相互作用和动态过程研究的新技术新方法、蛋白质三维结构和动力学的新测定方法与理论计算方法、蛋白质研究中的特异性高灵敏原子分子探针技术。
5.蛋白质翻译与修饰的调控研究
研究蛋白质翻译后的修饰机制、调控机制和所执行的新功能；研究蛋白质翻译后的修饰如何作为重大疾病的生物学标记；并为此研发出高特异性的单克隆抗体和更灵敏的质谱检测方法；研究聚合酶链式反应等经典的生物过程中蛋白质的修饰与微纳调控的效应和机制；筛选由于蛋白质翻译后修饰所引起的新的靶标并设计基于该靶标的药物。
6.肿瘤发生发展相关重要调控蛋白的作用机制研究
针对恶性肿瘤发生发展的重要生物学事件（如细胞周期、细胞凋亡、细胞迁移、基因组稳定性），结合肿瘤早诊、分子分型、预后和疗效，研究原癌蛋白和抑癌蛋白的作用机制；发现和确定细胞癌变和肿瘤转移的关键性调控网络节点蛋白；阐明蛋白激酶修饰系统在肿瘤细胞信号转导中生物学作用；揭示免疫分子网络以及细胞外基质系统对肿瘤微环境调控的分子机制，确认具有肿瘤诊疗应用价值的分子标记物和药物靶标。
7.代谢调控过程中重要蛋白质的功能与机理研究
研究在脂代谢和能量代谢过程中的重要蛋白质及其生物学效应；分析衰老过程中与代谢稳态调节有关重要信号网络的调控和功能改变以及各种信号通路间的相互作用；研究调控机体内糖、脂和能量代谢关键蛋白质与衰老和重要代谢性疾病的关系；揭示机体内调控糖、脂和能量代谢过程中重要蛋白质的功能及其在衰老和重要代谢性疾病中的作用机制。
8.蛋白质相互作用网络与功能研究
系统研究人、模式生物、病原微生物与宿主的蛋白质-蛋白质、蛋白质-DNA以及蛋白质与其他分子的相互作用网络及其在生物学过程中的调控和功能；通过整合基因组、蛋白质组等多种数据，发展相互作用网络的分析理论、科学算法和计算生物学模型，分析生理和病理状态的代谢调控、信号转导、细胞运动等蛋白质相互作用网络的分子机制。
发育与生殖研究
1.主要组织发育的细胞与分子基础
基于体外和体内研究系统，以某种主要组织（如神经系统、造血系统等）为研究对象，揭示前体细胞的命运决定、细胞分化、组织形成的分子调控网络。
2.器官发育、衰老或再生的分子机制
利用模式生物等，研究1种重要器官发育、衰老或再生的关键调控因子和信号通路，揭示器官发育、衰老及再生的分子机制，为相关重大疾病的诊治及人工器官的构建提供新思路。
3.组织与器官发育异常的分子机制
利用临床资源和动物模型，从器官、组织、细胞和分子等多个层次，揭示常见严重先天性出生缺陷（如神经管、消化道及听觉等系统的出生畸形）的发生机制，发展早期干预的新技术和新方法。
