基于密度泛函理论的第一原理计算，结合其他计算材料科学方法，研究电子－原子分子－纳米－介观尺度上的物质结构－性能关系和材料物理问题，并在此基础上开展高性能材料的微观设计，这是本课题组的主要方向。目前，研究方向集中在能量转换与储存材料的微观机理与物理基础、力－电－磁耦合的多功能材料的功能耦合机理、介观－宏观尺度的复合材料（包括纳米复合材料）的微观设计等。已开展和计划开展的研究方向如下：

• 第一原理方法在材料科学研究中的应用
• 新型热电化合物的设计与优化 
• 光电转换材料的电子结构和光学性质 
• 过渡金属掺杂复合金属氢化物的氢气解吸机理研究
• 超硬材料的第一性原理研究 
• 界面上的物理与化学
• 锂电池材料