1）叁氧同位素（δ18O，Δ17O），肆硫同位素（δ34S, Δ33S, Δ36S），气体团簇同位素（H2，CH4，CO2，N2，O2等），和离子团簇同位素（SO4，NO3，ClO4，BO3，MoO₄等）在重大地质事件中 C, N, O, S, 和P等元素的生物地球化学循环和古环境重建中的应用；
2）月壤,火星,小行星返回样品和陨石的高维度同位素信息追溯行星及其生命宜居性的演化；
3）超高分辨率同位素质谱仪和高空间分辨率同位素测试方法开发；
4）有机小分子单体同位素和位置特异同位素在医学生命健康的应用