生物医药是国际研究的热点和前沿领域，是国家战略性新兴产业。该方向是材料与医药等高新技术的多学科交叉研究，纳米黏土矿物具有天然独特的理化性质和优异的生物相容性，重点研发纳米黏土矿物用于靶向药物、抗菌、抗炎、创伤处理、智能微纳机器人等领域的新型生物医药材料，对于人类重大疾病的诊断和治疗具有前瞻性的意义。

面向国家能源重大需求，致力于解决清洁能源、碳减排及碳中和的新能源材料设计与应用，聚焦太阳能储热、工业催化、光电催化、电化学储能等新兴领域，开展太阳能储热材料、能源催化、高性能电池的前沿研究，从原子分子层次探寻新材料设计与实验制备的新策略，以期为能源领域的“卡脖子”技术难题、以及“碳达峰、碳中和”目标实现提供全新思路。

面向国家生态文明建设与绿色可持续发展的重大需求，充分发挥团队在矿物学、材料学、环境学及化学等多学科的综合优势，重点围绕废水的高效治理、生态修复与土壤改良、CO₂固定及废气治理等领域开展研究，不断突破矿物材料与气液固污染物间的表界面作用及微观转化的科学理论和应用难题，实现科技成果转化和区域性工程示范。

面向国内外高新技术领域及国家战略性新兴产业发展的重大需求，瞄准世界科技前沿，引领高性能矿物功能材料的发展。重点致力于新型环保型摩擦材料、矿物功能化加工及高性能陶瓷材料等研究，旨在揭示矿物功能化过程中微结构与能量对其应用性能的调控机制，突破矿物高值化、功能化关键技术及工程示范中的瓶颈，实现矿物功能材料的可控设计及其工程化，开拓新的应用市场。

矿物材料是国家战略性新兴产业的重要原材料。该方向瞄准计算材料学的国际前沿，聚焦矿物材料结构－性能关系的关键科学问题，基于第一性原理计算和实验表征方法，从结构、能量的角度研究矿物材料计算方法、表界面特性、功能化设计、结构调控及过程模拟等微观机理，为面向环境、能源、生物等交叉领域设计高性能矿物功能材料提供理论基础。

聚焦冶金、矿业、化工、煤炭、电力等重点行业的尾矿废渣等固体废弃物为主要对象，基于材料、矿物、化学、冶金、物理等学科深度交叉融合，研究磷石膏综合利用、重金属固化、固废资源有价元素提取、固废材料化加工的新原理新方法新技术，研发固废用于生态环保治理的新工艺，开发大宗固废规模化应用的新途径，为固废资源的高值化利用提供理论指导和技术保障。