杂化纳米材料在生物医学应用中存在安全性不高、应用功能难以满足临床需求等诸多不足，本项目聚焦新型杂化纳米材料应用性能调控，进行颗粒自旋有序结构，界面能量转化强化，多尺度、多维度组装三个层面的机制研究，并将其用于生物医学及其他相关领域，取得的重要科学发现有：

1）利用纳米尺度自旋有序拓扑结构，调控磁性纳米颗粒的生物学效应：首次研发并定义全新的涡旋磁纳米氧化铁纳米环，其既具有超顺磁溶胶中颗粒间弱磁相互作用，又具备多畴体相磁颗粒优异的磁学性能，其磁共振影像增强和磁热疗性能比传统超顺磁溶胶提高2个数量级；发明一种普适的动态同步热分解法制备单分散超小尺寸（小于4 nm）磁性铁氧体纳米颗粒的方法，并利用超小铁氧体纳米颗粒准顺磁结构弛豫调控理论提高其磁共振影像T1成像性能，其 T1弛豫率高达 8.43 mM-1s-1，是商用造影剂Omniscan的2倍；

2）构建新型杂化界面，利用受限空间对分子跨界面能量转化强化机制，实现对生物功能纳米材料应用性能的提高：利用聚乙二醇和右旋糖酐等有机高分子材料与磁性纳米颗粒相复合，在颗粒表面形成有机层受限空间，强化分子跨界面能量转化，化疗药物分子缓释性和抗肿瘤能力，实现磁共振信号4倍增强，磁热性能70%提高，抗肿瘤细胞活性以及动物生存率2.5倍增加。利用石墨烯/氧化石墨烯纳米层改善金属和石墨烯电导率以及铁氧体磁晶各向异性能，使得离子传递速率增强7倍，微波吸收能力显著提高一个数量级，是高效的微波热疗增敏剂；

3）发现纳米系统多尺度、多维度组装规律，利用组装体的功能协同机制，提高磁性杂化材料应用性能：首次利用氧化亚铜纳米线多尺度、多维度有序自组装，形成氧化亚铜介观晶体，将其成功应用于气体传感和生物领域。以有机高分子为模板，通过控制磁性颗粒的大小、形貌和数量形成大小可控，分散均匀的高分子/磁性颗粒聚集体，该聚集体能够协同高分子和颗粒之间，颗粒颗粒之间的相互作用，从而改善磁性颗粒磁热性能。

系列研究成果发表在J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater.,ACS Nano, Nanoscale等国际一流期刊上，共发表SCI论文45篇（其中SCI1区论文13篇），受邀撰写英文学术著作1章节，获得授权发明专利2件。培养博士生4名，硕士生6名。