气液界面在自然界中无处不在，这些界面上通常会覆盖有一层单分子层的脂质或其他有机分子膜，在此膜内发生的大量化学反应过程在生命健康和环境学等领域的研究均为国际前沿的研究方向：在生命体中，肺泡、眼睛和各种裸露粘膜的表面均为覆盖有脂质单分子层的气液界面，在此界面上发生的化学反应直接影响人类的健康；在自然环境中，占地球表面积70%的海洋、湖泊表面以及大气液滴如云彩、雾滴表面都是气液界面，这些界面上附着有一层人类活动和自然释放的有机分子，它们在如此庞大的表面积上发生的化学反应对研究大气气溶胶（如雾霾）的生成和气候的变化至关重要。然而，气液界面上的单分子层膜仅有数纳米到数十纳米的厚度，如何避免体相的干扰原位采样此极薄的单分子层的化学成分，尤其是跟踪研究其化学反应的机制，判断化学反应产物结构，捕捉关键不稳定中间产物，成为了亟待解决的前沿技术难题。针对上述技术难点和前沿科学问题，重点实验室青年研究员张新星在过去三年内通过自行开发一系列具有高界面选择性的场致液滴电离-质谱和全息相控阵声镊装置，发展建立了一套独有的、专注于研究气液界面化学反应动态过程、机制及其动力学的方法学，并以此为核心和基础，在生物物理化学和大气化学这两个气液界面单分子层内发生的化学反应扮演重要作用的方向上开展了一系列研究工作，并在国内外取得了较大的影响。
自2020年年底以来，为表彰其在科研上取得的重要成果，张新星研究员连续获得了多项国内外重要奖项。其中包括：
1、 中国化学会颁发的2020年度中国化学会菁青化学新锐奖。该奖奖励35岁以下青年化学家，本届全国共评选5人。
2、 美国质谱学会（asms）新兴科学家（emerging investigator）称号。该称号每两年评选一次，每次全球评选11人。值得一提的是，张新星研究员也是2015年该称号设立以来，第一位也是唯一一位中国大陆获得者。
3、 中国物理学会质谱专业委员会和中国化学会质谱分析专业委员会颁发的2021年度中国质谱青年奖。该奖奖励40岁以下青年科学家，每2-3年评选一次，每次评选0-2人。张新星研究员为本届全国唯一获奖人。
2018年秋张新星回国加入南开大学，成为化学学院的一名研究员。他表示：“身为一名科研工作者，当然可以为了满足个人的兴趣爱好与好奇心而去做科研，但更应该心怀天下，面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，力求改变世界，改善人类生活，推动社会进步。”