在科研上，梁湛輝致力透過超分子化學和納米科學，製造新型納米粒子(nanoparticles)、分子傳感器 (molecular sensors) 和分子機器 (molecular machines)，近年他更進一步開拓「有機──無機雜化納米材料」的項目，並將之應用在生物醫學層面，能為早期階段分辨及殺滅癌細胞帶來新希望。
「有機──無機雜化納米材料」為新型的自組裝複合物，含有包裹着抗癌藥物的超順磁性氧化鐵納米殼和聚乙烯醇。由於它具有磁性特質，在磁力共振造影時能增強光暗對比，是一種很好的造影劑。此外，透過控制分子與分子之間的結合和分散，可讓材料慢慢分解，能持續釋放藥物，從而有效控制每次藥物釋放的劑量，研究有助於治療肝癌。
梁湛輝說，上述項目年前曾獲傳媒報道，他隨即接獲市民致電查詢產品何時面世，「對方提到，患癌家人嘗遍傳統方法不果，急求新的療法，希望可獲安排一試研究成果。」遺憾的是，學者縱使開發創新材料，但要用於醫學臨床試驗前，必先經過多個階段的反覆檢測驗證，他坦言當時無能為力，只能婉拒對方請求，「這個故事正好說明，將科研成果產業化的重要性，否則研究只會一直停留在學術層面。」
不過，推動產業化必須依靠業界大量投資，轉化成化可供大眾使用產品，「實驗室做到並不代表就可大量生產，此前還需研究新的技術與工藝，而這正需要企業投入。」梁湛輝坦言，香港始終較少公司投資藥物研發，而申請藥物臨床相關過程亦較複雜，前景並不容易。
另一方面，梁湛輝亦繼續開展新的化學材料項目，拓展科研成果至不同應用層面，包括當中一項針狀納米塗層研究，「這款塗層可有助增加熱的穩定性，即可承受高溫，亦可減輕酸鹼的侵蝕，分散性亦高。」這些特性使它適用於戶外用顏料方面，例如馬路上各式各樣標線，「目前使用的一般顏料，於烈日暴曬下會愈來愈深色，加上塗層則能保持顏色。」新型塗層亦可應用於石屎之上，毋須先行髹油亦能帶來其他顏色選擇，項目已經取得專利及與業界合作，有望短期內推出應用。
