单分子探测是指对灵敏区内目标分子的探测灵敏度达到单个分子量级。这是一项意义重大的基础研究。为在单分子层次上研究酶催化反应动力学、生物大分子的结构与功能及相互作用、细胞信号传导过程、复杂体系中超痕量物质分析等方面提供重要的研究手段。在生物医学、资源环境等领域有广阔的应用前景。目前研究重点：

(1)生物单分子探测与成像技术研究；

(2)染色体空间构象的三维观测及量化表征；

(3)生物大分子之间相互作用的动力学过程；

(4)活细胞内特定生物大分子的高灵敏、原位、动态观测；

(5)原子分子高灵敏探测在资源环境中的应用。

发表论文200多篇。                      

4．获奖：

(1)“原子(分子)层次的超灵敏谱学(及应用)与原子分子高激发态谱学研究”，国家教委科技进步一等奖 (1995年) ; 

(2)“激光单原子探测超灵敏谱学及其应用研究”，国家教委科技进步二等奖(1991年) ;

(3)“极细微尺度（单个原子、分子直至纳米粒子）超灵敏谱学及其应用”，教育部科技进步二等奖 (1999年);

(4)“原子分子测控的谱学基础研究”，北京市科学技术二等奖（2002年）;

(5)“胸腺细胞凋亡的亚硝酰转化机制及其在中药药理上的应用”，中国中医科学院中医药科学技术进步二等奖（2007年）;

(6) 清华大学首届“学术新人”奖(1995年);

(7)“清华之友”优秀教师一等奖 (1995年);

(8)“清华之友”优秀教师二等奖 (1997年);

(9)“清华之友—香港新鸿基”优秀教师奖教金（1999年）;

(10)“大学物理小班习题讨论课建设”，清华大学教学成果二等奖（2012年）;

(11) 国家“七五”科技攻关重大科技成果奖（1991年，集体奖）;

(12) 国家“八五”科技攻关重大科技成果奖（1996年，集体奖）;  

(13)《大学物理》国家精品课（2004年，集体奖）;          

(14)     《实验室科研探究》国家精品课（    2010       年，集体奖）