(S)-(-)-5-Fluorowillardiine เป็นสารเคมีที่ใช้หลักในการวิจัยทางประสาทวิทยาในฐานะสารกระตุ้นแบบเลือกสรรสำหรับตัวรับกลูตาเมตบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งชนิดย่อย AMPA (α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid) การนำไปใช้มีบทบาทสำคัญในการศึกษาการส่งสัญญาณพบบริเวณซินแนปส์และการปรับตัว (plasticity) ซึ่งช่วยให้นักวิจัยเข้าใจบทบาทของตัวรับกลูตาเมตในการส่งสัญญาณของเซลล์ประสาท สารนี้ยังถูกนำมาใช้ในการศึกษาทางเภสัชวิทยาเพื่อตรวจสอบผลกระทบของการกระตุ้นตัวรับต่อความตื่นตัวของเซลล์ประสาท (neuronal excitability) และสำรวจเป้าหมายบำบัดที่เป็นไปได้สำหรับความผิดปกติทางระบบประสาท เช่น โรคลมชัก โรคเสื่อมถอยของระบบประสาท และความบกพร่องทาง认知 นอกจากนี้ โครงสร้างที่ถูกฟลูออรีนแทนที่ทำให้เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าการทดลองการติดฉลากด้วยรังสี (radiolabeling) สำหรับการถ่ายภาพและติดตามกิจกรรมของตัวรับในสมอง