主要研究方向为四部分：宇宙再电离的观测研究、高红移星系和宇宙大尺度结构的观测研究、活动星系核光变与超大质量双黑洞、光学天文前沿观测技术。

 一、宇宙再电离的观测研究

宇宙再电离过程涉及到整个宇宙的最后一次相变过程（中性氢变成电离氢），也涉及到宇宙第一代恒星和星系的形成，因而对宇宙再电离时期和其中的星系的研究一直是天体物理的前沿领域之一。我们正在推进一项国际合作的、世界范围最大的寻找红移7（再电离中心时期）的星系巡天项目-LAGER项目。我们已经获得了早期宇宙该处最大的一批星系样本，并用此限制宇宙中性氢的比例（Zheng+2017）。我们正在继续该巡天，以期在更大的天区，获得更多的样本，并从多方面，如成团性、光度函数分布、等值宽度分布等去研究早期宇宙星系的特征，探索宇宙再电离的历史和拓扑结构等。同时，我们和LAGER国际合作者一起正在推动在更高红移处的CIDER项目，该项目已于2023年11月开始观测，未来3年内有45个晚上的保证时间。

 二、早期星系的演化和宇宙大尺度结构的观测研究

恒星形成星系的电离光子可以大量转化为莱曼阿尔法光子，使得莱曼阿尔法发射线星系能够作为星系演化和宇宙大尺度结构的绝佳探索样本。我们在宇宙不同年龄处进行的窄带滤波片巡天已经发现了一批的莱曼阿尔法发射线星系。利用该样本，我们成功发现了红移2.8处的大尺度结构（Zheng+2016a），并研究了莱曼阿尔法发射线星系的演化（Zheng+2012, 2013, 2014, 2016a）。当前我们正在结合天文多波段数据，探索这批样本的其它性质。在LAGER项目中，我们也发现了有光谱证认的最高红移处原初星系团（Hu+2021)，针对它的成员星系已经获得了JWST的观测数据，正在分析中。

 三、光学巡天大数据和星系核区光变事件

随着最近几年各类光学时变巡天项目的发展，时变天文和光学大数据领域正在面临海量新数据和大量新发现。我们利用CRTS巡天数据，应用新的统计方法，成功发现了一颗宁静星系里的超大质量双黑洞候选者(Zheng+2016b)。目前，新的统计方法和数据挖掘工作正在开展，对有趣目标源的后续多波段观测也在进行中，其中包括了国内最大光谱巡天望远镜LAMOST的三期项目的支持。

 四、光学天文前沿观测技术

当前，利用多窄带测光技术进行的巡天观测在地面光学波段逐步大规模开展起来。我们的LAGER（宇宙再电离时期莱曼星系）项目，在南半球目前最大视场的暗能量巡天相机（Dark Energy Camera，DECam）上首次进行了窄带滤光片的设计和观测。在LAGER巡天中，本人领衔发布了其首批结果（Zheng et al. 2017，为美国天文学会与英国物理学会出版社评选的2019年度中国高引用作者奖），并负责LAGER滤光片NB964的设计工作（Zheng et al. 2019）。近期我们还成功发现了一例最高红移的光谱证认的原初星系团（Hu et al. 2021, Nature Astronomy）。LAGER项目的成功引领了后续的系列DECam窄带滤光片巡天观测计划（自2021起，新增由国际团队主导的DECam的N501,N662,N673,N708观测计划），我们也新设计了瞄准更高红移的CIDER巡天项目的核心滤光片NB1066，该项目正在观测中。

自2018年以来，本人担任载人空间站工程光学巡天望远镜后端载荷—多通道成像仪的责任科学家。由上海技术物理研究所和上海天文台共同承担的多通道成像仪项目于2019年6月正式立项，在2020年10月顺利通过方案阶段总结评审，现转入初样阶段。多通道成像仪上海天文台团队负责科学目标分析、技术指标需求分析、30片滤光片的设计和测试、地面观测验证试验和数据分析模拟工作。