一、荧光寿命显微成像

主要开展基于时间相关单光子计数器的多光谱荧光寿命显微成像、方法、技术研究，及其在生物微环境检测中的应用。同时开展荧光寿命单分子定位成像研究。开发Phasor plot分析H&E切片荧光寿命图像方法，通过相位特征区域聚类分析可得到类似免疫荧光的寿命编码多标记成像用于鉴别诊断皮肤病。

二、非线性光学成像

主要开展非线性光学成像技术、方法研究，包括功能型纳米颗粒非线性光学特性表达及光动力治疗应用研究。同时构建多个成像模式于一体的多模态跨尺度光学成像平台，开展多模态非线性光学生物微环境成像检测研究。

三、超分辨成像系统，方法与功能材料开发及生物成像应用研究

主要致力于包括STED, STORM/PALM等超分辨成像系统的搭建、优化及系统成像分辨率提高等，开展多功能超分辨系统成像新方法研究，获得目标精细结构的超分辨图像，同时对微观目标进行功能性研究；结合不同逻辑算法，开发可用于不同超分辨荧光成像的新型荧光纳米材料，实现细胞内目标的超分辨结构成像及活细胞内生物过程的高分辨动态追踪。

四、纳米生物光子学

1、纳米尺度的局域近场光增强效应：研究光作用于金属纳米颗粒、二维材料等纳米结构作用时的局域近场增强机制，探索提高局域近场增强效果的方法，如特种材料合成、构造二聚体或多聚体、融入增益介质等，并重点研究局域近场增益大于纳米材料损耗时可能产生的纳米激光发射现象。围绕这些机制，开展包括超灵敏表面增强拉曼散射、基于纳米激光器的多细胞追踪等生物医学领域的前沿应用研究。

2、纳米尺度的光致发光效应：研究并合成具有优异光致发光特性的纳米颗粒，包括量子点、稀土掺杂上转换纳米颗粒、金属有机配合物纳米材料等，探索提高纳米材料发光量子效率、改善光漂白特性、降低纳米材料生物光毒性的有效方法。重点开展这些纳米颗粒在超分辨成像生物探针、高灵敏的生物功能信号检测、深层肿瘤近红外成像等领域的应用研究。

3、纳米尺度的光热效应：研究并合成具有高光热转换效率的纳米颗粒，包括金属纳米颗粒、二维材料量子点、磁性纳米颗粒等，并尝试开展包括光声成像和肿瘤光热治疗在内的两种典型的纳米光热效应应用研究。重点开展具有核磁、近红外成像、光声成像等多模态成像方法引导下的精准化肿瘤光热治疗研究。

4、纳米尺度的光化学效应：深入研究光作用于不同纳米材料时可能发生的光致变色、单线态氧生成等化学变化机制，并面向生物医学需要，开展包括重金属离子检测、超分辨成像和光动力疗法等在内的应用研究。

五、成像引导治疗

利用各种纳米颗粒做为光敏剂载体，用来实现近红外荧光成像和光动力治疗，以及近红外荧光与PET成像结合的光动力治疗研究 。