전이금속은 다양한 촉매 반응의 활성 자리로 반응에 참여하는데, 예를 들어, 자연계의 효소 중 1/3 가량이 전이금속 센터를 통해서만 그 기능을 발휘하며, 여러 유기 반응에서 유기금속 촉매는 그 반응성의 효율과 선택성을 결정 짓는 중요한 요소이다. 본 연구실에서는 이러한 촉매 반응에서의 전이금속의 역할을 전자 기하 구조적 측면에서 이해하고 그 반응의 기제를 밝히는 연구를 진행하고 있다. 이를 위해 전이금속의 전자 전이 또는 진동 전이를 선택적으로 관측할 수 있는 자기 원편광 이색성, 공명 라만, 전자 상자기 공명, 엑스선 흡광법 등의 다양한 분광 분석을 수행한다. 이러한 분광법을 이용하여, 화학반응의 진행을 유기 반응물 또는 생성물 기준으로 관측 하는 기존의 방식에서 나아가, 반응 전체의 속도와 선택성을 좌우하는 전이 금속 활성 자리를 직접적으로 실시간 모니터링한다. 이를 통해, 반응 중 촉매 센터의 전자-기하 구조적 변화를 규명하고, 촉매 중심의 동역학 정립을 통해 핵심 촉매 중간체를 in situ 또는 시간적으로 분리-동결하여 분석함으로써, 반응 메카니즘을 정립하고 반응성 조절의 핵심 인자를 밝히는 데 집중하고 있다. 대표적으로 산소 활성화 효소 및 모방 촉매 시스템, 고 산화수 니켈/팔라듐 유기금속 촉매를 연구 중이며, 이들의 주요 프런티어 분자 오비탈에 대한 이해를 바탕으로, 반응의 활성 및 선택성 결정 인자를 규명하고 이를 활용하는 들뜬 상태를 이용한 새로운 광반응성 연구를 진행 중이다.