课题组研究方向为新型分子影像探针的设计、制备与生物医学应用。主要发展基于“聚集诱导发光”荧光分子以及半导体共轭高分子等材料的新型分子影像探针，并致力于发展能够应用于肿瘤、组织缺血等重要疾病的诊断与治疗的新材料与新方法。

课题组以能量流向调控分子工程为核心，基于“聚集诱导发光（AIE）”的基本原理，发展了生物医用光学功能材料构筑的新策略，实现了其在疾病早期诊断、疾病手术导航、疾病标志物体外检测、癌症放化疗增敏治疗、疾病免疫治疗等方面的生物医用。

基于AIE的基本原理，丁丹课题组设计制备了一系列新型的有机高分子光学材料，结合生物医用高分子，发展了能够用于荧光成像、光声成像、以及长余辉发光成像的分子/纳米探针，实现了其在手术导航、干细胞示踪、疾病相关生物分子检测、疾病体内诊断与治疗等生物医用。课题组的研究特色是以Jablonski光物理图为指导方针，通过分子结构设计和生物体系内分子堆积的调控来实现生物医学功能的可控性和最优化；探索激发态分子内运动与生物医学功能和效果之间的内在联系；并且侧重分子/纳米探针对疾病微环境的特异响应性。
（一）通过调控有机高分子光学材料的光物理性质来实现生物医学功能的可控性与最优化。
（二）基于AIE的基本原理，实现含有“分子内运动单元”的有机高分子材料的生物医用。