主要從事電子結構計算方法以及分子動力學計算方法的發展和應用、量子受限系統的電子輸運特性研究、半導體的電子結構和物性研究、自旋電子器件的自旋電子結構及輸運和稀磁半導體特性的研究,以及過渡金屬化合物等強關聯系統的電子結構的計算,并做出了一系列有廣泛影響的研究成果,其中對SiO2中的氧缺陷所作的第一性原理計算研究成果獲得2002年的IEEE MERITORIOUS CONFERENCE PAPER AWARDS。至今,開發了兩個量子輸運計算軟件包、提出從電子復能帶結構計算隧穿電流的新方案,并在多個重要學術期刊上發表三十多篇學術論文,其中在《自然》上發表1篇和《物理評論快報》上發表11篇論文,所有文章引用次數達1000次左右,單篇引用超過100次的論文3篇,其中單篇引用最高超過300次。
1.Electron core-hole interaction and its induced ionic structural relaxation in molecular systems under x-ray irradiation. Wei Ji, Zhong-Yi Lu, and Hongjun Gao ,Phys. Rev. Lett.97 246101, (2006),
2.First-principles theory of quantum well resonance in double barrier magnetic tunnel junctions. Yan Wang, Zhong-Yi Lu, X.-G. Zhang, and X.-F. Han, Phys. Rev. Lett. 97, 087210 (2006),
3.Spin-dependent resonant tunneling through quantum-well states in magnetic metallic thin films. Zhong-Yi Lu, X.G. Zhang, and S. Pantelides, Phys. Rev. Lett. 94, 207210 (2005),
4.Structure, properties, and dynamics of oxygen vacancies in amorphous SiO2. Zhong-Yi Lu, C.J. Nicklaw, D.M. Fleetwood, R.D. Schrimpf , and S.T. Pantelides,Phys. Rev. Lett. 89, 285505 (2002),
5.Unique Dynamic Appearance of a Ge-Si Ad-Dimer on Si(001),Zhong-Yi Lu, Feng Liu, C.Z. Wang, X.R. Qin, B.S. Swartzentruber, M.G. Lagally, and K.M. Ho, Phys. Rev. Lett. 85, 5603 (2000).