本研究方向以武陵山区矿产资源开采粗产品为原料，围绕能源材料领域中的微纳米结构、半导体器件与功能复合材料的制备及其调控等方面进行了广泛深入的理论和应用研究，将本地资源优势转化为产业优势，促进武陵山区经济发展。
（1）纳米结构单元的动态组装与过程调控
通过精细地调控在纳米结构单元之间的排斥力和吸引力的平衡，在纳米结构单元间始终保持一个可控且较强的排斥力，实现纳米结构单元的组装的动态化。此外，利用各种界面作模板诱导纳米结构的组装，界面的动态特征也将用于强化实现纳米结构的动态组装。利用外加场（光场、电场、磁场等），对纳米微粒的组装在过程乃至时间上实施调控。将通过空间受控组装制得的初级纳米结构，程序化组装为多维度多层次的纳米结构组装体。在特定区域引入特定组装功能，将其可控集成在器件单元上；将不同纳米结构组装体集成在一起，搭建多级多层次，功能可调，宏观可用的功能材料。
（2）高效循环电池材料组装调控与机理研究
研究薄膜电池的内阻与正负极薄膜的电阻关系，采用在电极薄膜中同时分散电子和离子导体来降低薄膜电极电阻，进而降低薄膜电池内阻，改善薄膜电池电化学性能。研究增加长效添加剂、高锡低钙合金，极板高温固化和装配压力来延长电池循环寿命机理；研究电池正负极板厚度、电解液比重和不同充电条件对电池初期容量、国标版循环寿命的影响。制备高能可循环使用的锌锰电池、锂/二氧化锰电池、无汞碱锰电池、锂离子电池、钒电池等绿色能源材料
（3）宽光谱多带隙光伏电池组装调控与机理研究
将研究两类光伏电池。一类是禁带中具有中间带的纳米材料，由于中间带的存在使纳米材料可以吸收低能光子并进行光电转换。纳米材料的中间带可以通过掺杂，特别是掺磁性杂质来实现，也可以通过调控界面异质结的能带排列来实现。第二类是纳米多层膜，其中每层膜具有不同的光吸收截止波长。采用多带隙光伏材料是为了克服现有的太阳电池只能对一定波长范围的光进行光电转换的局限性。由于尺寸引起的量子限域效应，通过制备不同尺寸纳米晶可以保证广谱吸收，进而提高太阳光谱的利用率。将研究多带隙纳米Si、ZnSe、CdTe、CdSe等材料和全光谱多层膜的制备方法。
