主要研究成果包括：

(1) 采用缺陷连续统规范场理论，在具有动力学的物理理论构架内对位错和旋错进行了拓扑分类，同时，实现了位错和旋错共存时对位错和旋错的分别拓扑分类。另一方面，提出了一种称为旋错点的新拓扑缺陷。
(2) 建立了碳纳米管结构与物理性质的连续统理论，确定了不同螺旋度单层碳纳米管构型能解析表达式，从理论上得出与实验观测结果一致的单层碳纳米管优化螺旋度构型。提出单层碳纳米管自由能中结构熵和混合熵，计算出与实验值符合的圆环型单层碳纳米管管半径与环半径之比率、直线单层碳纳米管束稳定半径值，发现熵与构型能竟争是碳纳米管的几何尺寸大小形成的物理根源。预言了环形多层碳纳米管和平面弯曲多层碳纳米管的形状。揭示碳纳米锥生长过程中，除熵与构型能竟争外，Buckling是控制着其几何尺寸。
(3) 解析地确定了单层碳纳米管的色散关系，得到与实验观测结果一致的比热与温度的关系。发现沿轴长方向声子激发主要确定单层碳纳米管常温及高温比热，而低温时二维声子激发在单层碳纳米管比热中体主要作用。解析地计算出双层碳纳米管的声子色散关系和径向呼吸模频率，发现了双层碳纳米管的层间范德瓦尔斯力使径向呼吸模蓝移，纠正了前人认为双层碳纳米管径向呼吸模等同单层碳纳米管径向呼吸模的错误。提出了利用径向呼吸模测量双层碳纳米管螺旋度的实验方案。
(4) 研究出确定螺旋波演化及控制的一种普适解析方法，得到了螺旋波在外场和噪声下演化的运动规律的解析表示式。研究大分子聚合物链平衡稳态构型，导出了普适的大分子链平衡稳态构型方程，揭示了B-DNA和Z- DNA平衡稳态构型产生机理。建立了非圆界面大分子聚合物链普适平衡稳态构型方程，确定了带状大分子聚合物链具有螺旋带和扭转带的稳态构型。
(5) 研究出确定螺旋波斑图演化及控制的一种普适解析方法，得到了螺旋波在外场和噪声下演化的运动规律的解析表示式。探讨枯草杆菌自组织斑图生长过程及其与紫外线的作用，除了紫外线刺激下细菌产生的化学诱导物外，发现细菌自组织生长分泌的润滑液是枯草杆菌自组织斑图演化的一个新重要因素。揭示了紫外线的作用下，枯草杆菌被分两步破坏的新机理。

(6) 采用分子动力学模拟计算，通过分析脂转移蛋白质的空间结构特征，提出了脂转移蛋白质(CETP)转运胆固醇脂的一种新机理---隧道模型，并被透射电子显微镜实验观测验证。

(7) 综合各种实验观测数据，利用分子动力学模拟计算，提出了Apo A-1蛋白质的三维原子结构模型。指出了高密度蛋白HDL三维原子结构中蛋白空间尺寸与各成分比例不一致的错误，并提出了Apo A-1蛋白质在高密度蛋白HDL中的空间分布模型。
研究成果在Physical Review、Applied Physics Letters、Physics Letters B， Nature Biochemistry, Scientific Reports 等国际著名的物理学术刊物发表，论文被国内外同行引用六百余篇次，单篇引用率达44人次。研究成果获省教委科技进步一等奖一项、获省科技进步一等奖一项、教育部提名国家科学技术奖自然科学二等奖一项。