主持和完成过国家基金委的重点和创新群体基金以及科技部的973项目、国家重点研发计划纳米专项、国家重大科学仪器专项和重大国际合作研究项目等。制备出10余种新型或新结构磁性隧道结；制备出20余种铁磁性或复合结构纳米线及纳米管；发现自旋相关的库仑阻塞磁电阻(CBMR)效应；发展出一种利用纳米尺度的自旋电子学器件有效观测自旋翻转长度可达微米量级的新方法；理论预测并试验观测到自旋相关的量子阱态共振隧穿磁电阻(QW-TMR)效应；制备出新型Pt/YIG/Pt垂直磁子自旋阀并观测到磁激子辅助的电流拖拽效应；研制出新型磁子阀(Magnon Valve)和磁子结(Magnon Junction)并发现磁子阀和磁子结效应。合作研制出一种新型纳米环磁随机存取存储器(Nanoring STT-MRAM,2006)原型器件、率先提出一类基于自旋轨道力矩效应驱动的SOT-MRAM和SOT-Spin Logic(2009)；研制出一种新型数据非易失性多功能可编程的自旋逻辑、一种基于量子阱态的自旋共振隧穿二极管、一种自旋发光二极管、一类基于纳米环磁性隧道结的自旋纳米振荡器和自旋微波探测器以及自旋随机数字发生器原型器件、一种高灵敏度低噪声TMR磁敏传感器中试型器件等。2013年度获北京市科学技术一等奖；2018年度获亚洲磁学联盟奖(AUMS 2018)。合作发表SCI学术论文300余篇；获发明专利授权80余项；有国际会议邀请报告70余次；主编《自旋电子学导论》、并参与撰写《Handbook of Spintronics》等4部专著；现任国际磁学杂志J. Magn. Magn. Mater.的副主编、SPIN、《科学通报》和《物理》等杂志的编委。