复合固体是指两相或多相物理或化学复合的固体。复合的目的是优化单相固体的结构和功能，或实现多功能化。单相固体物理化学性质的严格理论计算可以被实验验证，但复合固体由于结构和性能的复杂性，目前可遵循的规律性理论设计和实验很少。我们的研究表明，结构复合固体的主要设计依据是调节两相或多相的杨氏模量关系，以达到结构增强或互补的作用；而功能复合固体的主要设计依据是调节具体功能的能量关系，以达到功能增强或互补的作用。无论是结构复合材料还是功能复合材料，都有物理复合和化学复合的制备与合成问题，我们更关注通过化学反应制备原子分子尺度功能复合固体的前沿科学问题。合成化学的灵魂是通过化学反应制备“新功能+新物态+驱动力”三位一体的动态结构。功能两相复合固体的化学复合是两相原子间的轨道杂化导致的整体电子态的改变，这种电子态改变不单是界面的而是整个复合固体。而以往的研究大都关注界面而非整个固体，导致无法解释很多实验事实，如活性表面积决定的复合材料催化性能提高，但其界面实际上是被覆盖着的。同步辐射的软硬X射线研究可以表征杂化轨道的能量和电子占据状态，两相复合后第一配位层杂化轨道的状态是复合固体化学复合的判据之一。具有三重价态锰钙钛矿型氧化物由歧化反应制备，该复合固体是各向异性的调制复合结构，更精密的实现了原子分子尺度的p、n两相复合，表现出复合固体理想的组成依赖的p-n结整流特性和开关效应。原子分子尺度p-n结复合固体在电场驱动下，电子与激子耦合发生可能的玻色凝聚并观察到室温超流现象。