2004年10月-2008年1月在德国马普协会斯图加特固体研究所做洪堡学者；2008年1月回国在中国科学院物理研究所工作；2018年7月调入北京理工大学工作。

微纳量子结构、物理与器件。在原子尺度上研究新型微纳量子结构的构建、物性测量和调控、器件设计和性能测试，以及基础应用等；主要聚焦原子制造、原子分辨成像及谱学、电子自旋等量子物态测量、量子信息器件（存储及处理），类脑及仿生信息器件等。

已申请国家发明专利15项。获得国际重要学术会议邀请报告30多次。

曾获得的荣誉或者奖励包括中国科学院50篇优秀博士论文（2005年）和全国优秀博士学位论文提名论文（2006年），并获得德国“洪堡”奖学金，基金委优秀青年基金（2012年），中国科学院杰出科技成就奖（2013年，集体奖，主要贡献者），国家重点领域创新团队主要成员（2014年，光电材料新效应和器件创新团队），北京市科学技术二等奖（2015年，第四完成人），国家杰出青年基金（2017年），EPS（欧洲物理学会）邀请报告人奖（2017年），科技部中青年科技创新领军人才（2018年），中国物理学会胡刚复物理奖（2019年）等。

现为 Journal of Physics: Condensed Matter等期刊编委；多个学术期刊如 Nature子刊、Physical Review、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Nano Lett.等审稿人。中国物理学会半导体物理专业委员会委员，中国真空学会理事，第八届国务院学位委员会学科评议组成员。主持国家基金委杰青项目、科技部重点研发计划等项目多项。

主要研究结果发表在 Nature Materials（1篇）、 Nature Physics（1篇）、Nature Commun.（3篇）、Adv. Mater.（6篇）、Nano Lett.（8篇）、Nano Research（4篇）、Chem. Soc. Rev.（2篇）、Phys. Rev. Lett.（1篇）、J. Am. Chem. Soc.（3篇）、Appl. Phys. Lett.（8篇）等国际主流学术期刊上。共发表学术论文90余篇，英文期刊评论或书籍章节5篇（1篇为封面），相关结果得到了国内外同行积极评价和高度认可，多项工作被 Nature及其子刊作为研究亮点报道。被引5100余次，单篇最高他引800余次，一篇被评为“2013度中国百篇最具影响国际学术论文”。