以高压物性研究所为科研平台，通过团队合作结合自身专业研究方向形成了自己的特点和优势，并最终凝练为以下几个研究方向：

1.半金属材料设计及探究：该类材料费米能级处的传导电子被完全极化，其费米能级处的态密度有着100%的自旋极化率，因而相比较传统自旋注入材料有着较高的电阻率，并且由于其结构和半导体相匹配，因而能够高效的将极化电子注入到半导体材料。通过第一性原理或者从头算方法来设计该类半金属材料，并探究其相关的极化电子特性，为该类材料在自旋电子设备的应用提供理论依据。

2.材料磁热特性研究及改良：外磁场作用下材料会发生相应的熵改变，而通过Monte Carlo方法结合第一性原理来设计具有不同磁场、温度耦合环境下的熵变材料，进而设计理想的不产生温室气体的磁制冷材料，并广泛应用于空调、冰箱等制冷领域。

3.磁控形状记忆合金设计及改良：该类材料在高温环境下形成磁有序的奥氏体相，而在低温环境下形成磁有序马氏体相。不但具有受温度场控制的热弹性形状记忆效应，同时在外磁场作用下还兼具有大恢复应变、大输出应力、高响应频率和可精确控制等优良特性，因而可作为新型智能或传感材料。采用Monte Carlo方法结合分子动力学模拟设计具有大应变、高居里温度以及较高马氏体相变温度的新型合金，为该类材料在智能传感领域的应用提供科学依据。

4.材料表、界面性质研究：自旋电子器件通常通过二维薄膜材料制备而成，而二维薄膜材料的电子以及磁性特性相比较块体材料由于弛豫现象的产生通常会发生改变。因此，研究二维薄膜材料的表、界面性质为该类材料在工业上的应用提供了依据。我们将通过分子动力学方法来研究二维薄膜材料的表、界面特性，并采用掺杂方法来改良材料的表、界面特性。

5.自旋半导体材料设计：该类材料与传统半导体材料有着本质的差别，传统半导体材料采用的电子电荷作为载体，而自旋半导体则采用的电子的自旋特性作为载体，因而可使用磁场来控制自旋电流的极化和输运。由于电子自旋的极化和输运需要非常少的电流来控制，并且自旋反转是瞬间完成的，所以自旋半导体器件具有极低的功耗和极快的反应时间，是下一代存储器的最有希望的备选技术。我们将通过第一性原理来以及从头算法设计具有半导体特性的自旋材料。

6.拓扑绝缘体设计及改良：按照电子态结构的不同，传统意义上的材料被分为“金属”和“绝缘体”两大类。而拓扑绝缘体作为一种新的量子物质态，完全不同于传统意义上的“金属”和“绝缘体”。这种物质态的体电子态是有能隙的绝缘体，而其表面则是无能隙的金属态。这种无能隙的表面金属态也完全不同于一般意义上的由于表面未饱和键或者是表面重构导致的表面态，拓扑绝缘体的表面金属态完全是由材料的体电子态的拓扑结构所决定，与表面的具体结构无关。同时，该类材料的表面则总是存在着穿越能隙的狄拉克型的电子态，因而导致其表面总是金属性的。正应为如此我们可以利用电子的自旋来传递信息，因而该类材料在未来的电子技术发展中有着巨大的潜在应用价值。而寻找具有足够大的体能隙并且具有化学稳定性的强拓扑绝缘体材料成为了人们目前关注的重要焦点和难点。

中国物理学会终生会员、甘肃省物理学会会员、国家自然科学基金通讯评审专家、甘肃省、河南省科技项目通讯评审专家，《西部素质教育》和International Journal of Metallurgy and Metal Physics期刊编委，Frontiers in Physics期刊客座副主编，并且担任Chinese Physics B、Journal of Magnetism and Magnetic Materials、Journal of Superconductivity and Novel Magnetism、Physica B: Condensed Matter、Journal of Physics and Chemistry of Solids、Journal of Solid State Chemistry、Multifunctional Materials等多个期刊的审稿人。