我的主要研究兴趣在于对非线性系统中出现的非平衡模式的理论理解，并将其应用于材料科学和生物学中具有基础和实际相关性的各种问题。本研究广泛应用了基于非平衡统计物理和非线性动力学的数学模型和计算方法。

在材料领域，我的团队的主要研究方向是相场方法的发展和应用，以解决广泛的界面动力学问题，目前正在进行的项目包括合金凝固中的微观结构模式形成、应力驱动的晶界运动和多晶模式演变、半导体纳米线生长以及脆性材料中的断裂现象和裂纹扩展。相场模型通常采用单阶或多阶参数来避免显式界面跟踪，并将多种物理现象(如毛细现象、界面动力学、原子扩散、应力等)纳入一组自一致的非线性偏不同方程，可以在一定的极限下进行分析并在大规模并行计算机架构上进行模拟。最近成功地结合原子和相场方法，在实验相关的长度和时间尺度上对材料进行特定的预测，这一研究领域的许多令人兴奋之处已经产生，由于计算机能力的快速进步，这变得越来越可行。相场晶体方法解决晶体密度场也已出现作为一个令人兴奋的新途径扩展原子模拟扩散时间尺度。我们正在进行的研究解决了一些重要的挑战，使这种方法定量的晶体固体。本研究的最终实际目标是使用计算机模拟来指导设计和优化各种先进技术材料的性能。

在生物学领域，我们的努力集中在理解“心律失常”的基本机制上，这是一个通常用于描述不规则心律的术语。尤其令人感兴趣的是心室颤动，这是一种使心脏停止跳动的剧烈节律，是工业化国家猝死的主要原因。在美国，心室颤动每年夺去大约30万人的生命。虽然高风险患者可以携带植入式除颤器，但如何降低因心室颤动而突然死亡的更广泛人群的死亡率仍然是一个重大挑战。我们最近的研究集中在阐明心脏细胞和组织(心脏细胞网络)中钙和电压信号周期倍增振荡的时空模式的起源，这些模式使心脏容易发生危及生命的心律失常和纤维性颤动。这项研究有可能改善目前识别高风险患者的手段，并在现有治疗方法的限制之外预防心脏纤颤，无论是从药物上，还是使用低振幅电刺激作为大规模除颤休克的替代方案。