主要依托分析化学、微流控、微纳工程等学科，开发单细胞拉曼流式分选、液滴单细胞遗传分析、单细胞培养等新方法与新器件，发展能源细胞工厂的高通量筛选平台与便携式微生物即时现场检测技术。同时，从单细胞分选芯片、单细胞测序芯片等角度，支撑单细胞分析仪器系列的研制。

以微纳尺度流体理论、芯片实验室（Lab-on-a-Chip）、微纳工程技术为基础，围绕生物资源能源、环境、海洋和生命健康等领域的重要需求，系统开展微流控系统基础、方法学及其在相关领域的应用研究。目前重点研究方向：首先，以微流控芯片为平台，发展集成单细胞拉曼流式分选、液滴单细胞遗传分析和单细胞培养等功能单元的高通量单细胞分析系统和方法；其次，以工业酶、菌株和微藻的筛选、选育和定向进化为目标发展高通量平台和方法；第三，针对食品、环境中的致病源或农残检测发展高灵敏度光学检测和成像技术（如表面增强拉曼）和便携式即时现场检测技术。