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他创立了合成含铜与其它金属的异多核配合物的独特方法，成功设计和组装了新型异多核金属配合物。
例如，建立起系列铜-稀土18核簇合物及其它铜-稀土异多核配合物的新颖制备方法。
同时，开展复杂金属配合物体系的磁性及光电性质研究，为异金属功能配合物在分子光电器件中的应用研究提供了新的基础。
这一系列研究成果不仅在理论上丰富了配位化学的研究内容，而且在实际应用方面具有潜在的价值，为功能材料的开发提供了新的思路和方法，提升了他在化学界的学术影响力。
陈小明院士成功利用桥连配体与金属离子作为模块，组装了大量具有不同框架结构的聚合金属配合物。
并且，他通过超分子作用等方式调控聚合物的框架结构，获得了系列具有新颖结构和发光功能等功能的新型有机—金属聚合物。
这为新型无机—有机杂化材料的研制提出了新的研究思路和方向，在材料科学领域具有重要的意义。
这类材料在气体储存与分离、催化、光学等领域具有潜在的应用价值，他的研究成果为这些领域的发展提供了重要的理论支持和实验依据。
陈小明院士团队研究发现了一类具有含能基团的钙钛矿结构化合物（简称DAP），可望作为兼备高能量密度、高稳定性和低成本等优点的新型含能材料。
