趙敏行教授は光と物質の相互作用に関する理論及び実験的研究を通じて極超短分光学、コヒーレンス多次元分光学及び分子イメージング分野で世界的注目を集め、生体分子構造及び動力学を究明する分子化学分野で卓越した研究業績を上げた。
今まで研究してきた多次元分光学、量子もつれ現象を利用した量子分光学、光熱現象を利用した分子イメージング、コヒーレント散乱現象を利用したイメージングなどの研究成果はすでに世界的レベルをほこり、後続研究を先導している。
最近、IBS分子分光学及び動力学研究団の活動ですごく小さな分子をリアルタイムで観察できる実験道具を新しく開発して、赤外線と可視光線を組み合わせて細胞内部の特定化学物質らのイメージングが可能であることを証明した。また、ナノメートルサイズのたんぱく質分子ひとつの独立的な動きを捉えるコヒーレント散乱顕微鏡方法を開発することに成功した。