1、纳米团簇酶、纳米团簇药物递送的机理和应用

理论先行，采用大语言模型、可解释机器学习模型等深入分析文献和预测有效纳米酶元素和配体；采用第一性原理小数据训练机器学习力场，结合CGA和CALYPSO等结构预测方法，准确预测自由纳米团簇结构；量化计算配体和团簇、表面相互作用，配体和配体相互作用，配体和药物相互作用，得到精准的结构和力的关系，采用图神经网络训练机器学习力场，模拟配体团簇的结构、稳定性。

实验研发，采用磁控、PECVD、水热反应等方法合成各种元素和尺寸的纳米团簇、微粒，进行配体替换和组装，研究其纳米酶活性，进行细菌，与兄弟研究所、医院一起研究纳米团簇/粒子灭菌特性，进一步研究纳米粒子的药物递送能力，以及核磁共振成像，荧光成像的诊疗一体能力，磁热疗、光热疗和光动力疗法能力，研发和推广无机纳米粒子在医学领域应用。

2、晶体生长智能模拟和实验合成

从密度泛函理论计算小模型，训练并建立周期表上全部非稀土元素的图神经网络机器学习力场。以机器学习力场为基础，发展MD和MC混合生长程序，模拟晶体生长中微观生长行为，预测温度、压强、杂质和催化剂对生长和结构的影响。

实验对理论进行验证和反馈，采用水热法、PECVD、磁控等方法合成晶体，通过XRD、AFM、SEM、TEM进行分析和表征，晶体精细测量与理论研究进行对比，不断优化晶体生长工艺。

3、晶体非线性光学性质模拟和测量以及激光损伤阈值

采用密度泛函理论计算材料基态结构和能带，电荷密度等。采用独立发展的程序计算材料的非线性光学SHG和BPVE等效应，预测材料在光电识别、光调制器等方面应用。采用含时密度泛涵研究材料的光损伤阈值。 实验采用飞秒脉冲连续调谐激光测量材料对不同波长的SHG响应，与理论进行对比，寻找高效SHG相应材料和机理。 实验采用飞秒脉冲高功率激光器测量材料损伤阈值，研究激光材料损伤机理，明确材料的激光安全性和激光加工行为。