Trong hoạt động nghiên cứu khoa học, Hầu Kiến Quốc tập trung nghiên cứu về việc phân giải liên kết hóa học của đơn phân, kiểm soát trạng thái quay (spin) của đơn phân tử, quang phổ Raman đơn phân tử phân giải dưới dạng sub-nanometer. Cụ thể, ông nghiên cứu về fractal, thực hiện trên sự kết tinh trong các màng kim loại/chất bán dẫn vô định hình, mục tiêu là phân tích cơ chế của kết tinh fractal trong các điều kiện khác nhau, dựa trên phương pháp nghiên cứu có hệ thống bằng các thí nghiệm và mô phỏng máy tính, mô hình tăng trưởng tự tổ chức mới của kết tinh fractal được đề xuất trên cơ sở một số lượng lớn các quan sát thực nghiệm. Ông nghiên cứu để xác định định hướng của sự hấp phụ phân tử trên bề mặt chất rắn, xác định hướng hấp phụ của các đơn phân tử fuleren (C60) trên bề mặt silicon thông qua hình ảnh kính hiển vi quét có độ phân giải cao và phương pháp quang phổ kết hợp với mô phỏng lý thuyết.[15]

Về cấu trúc trong phân tử, ông và các cộng sự đã sử dụng công nghệ tự lắp ráp phân tử để cô lập hiệu quả sự tương tác giữa chất nền và C60, và thu được hình ảnh kính hiển vi quét đường hầm đơn phân tử, phát hiện hình ảnh đơn phân tử có độ phân giải liên kết hóa học và cấu trúc miền định hướng mới của mảng đơn phân tử hai chiều. Với kiểm soát trạng thái spin của đơn phân tử đạt được thông qua liên kết hóa học của đơn phân tử được chọn lọc, ông đã thực hiện phân giải phân tử trên PcCu bằng cách sử dụng một đầu dò của kính hiển vi quét xuyên hầm, cho thấy hiệu ứng Kondo.[16]