1997年北京大学物理系凝聚态理论专业直博毕业，现任物理学院（教授级）研究员。日本学术振兴会（JSPS）特别研究员(就职于国立日本分子科学研究所), 美国内布拉斯加大学奥马哈分校客座副教授。量子物质科学协同创新中心研究员。陕西理工大学“汉江学者”计划特聘教授。2019年获北京大学国庆重大活动特殊贡献奖和教育部集体嘉奖。2020年获得陕西省高等学校科学技术进步二等奖。2021年获得北京市自然科学二等奖（第一完成人）和中国电子学会科学技术奖自然科学三等奖。入选爱斯维尔2020、2021、2022年中国高被引学者（物理学），以及2020、2021年年斯坦福大学全球排名前2%顶尖科学家生涯影响力榜单和年度影响力榜单。全球学者网全球顶尖前10万科学家（排名12525位）。 北京大学钟盛标教师科研奖和北京大学物理学院赵凯华优秀教学奖获得者 。

主要研究领域：

        由于计算方法的深入发展和过去几十年中高速计算机的出现和普及，随着物理学基础理论的进一步突破，物理学家们逐步可以应用一些更严格和更全面的复杂模型，来定量研究实际的复杂体系的物理性质。基于物理学基本原理的数值计算和模拟已经成为将理论物理和实验物理紧密联系在一起的一座重要桥梁：它不仅能够弥补简单的解析理论模型难以完全描述复杂物理现象的不足，而且可以克服实验物理中遇到的许多困难，例如直接模拟实验上不能实现或技术条件要求很高、实验代价昂贵的物理系统等。

除了研究静态的性质，密度函数理论(DFT)和非平衡格林函数方法(NEGF)结合可以计算凝聚态材料的量子输运性质，把凝聚态计算物理的研究能力向接近实验方向大大提高了一步。纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级的超细材料，是目前材料科学研究的一个热点，其相应发展起来的纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域之一。由于量子限制效应，表面效应，边缘效应，减小的短沟道效应和增强的库仑相互作用，使得纳米材料常常显示出有别于相应的块材的新奇性质。晶体管是上个世纪最重要的发明之一，是信息社会的物质基础。摩尔发现每隔两年，集成电路上的晶体管数目就会翻一番，同时性能提高一倍（摩尔定律）。单个芯片上晶体管的集成度已经达到几十亿。未来的晶体管将工作在10纳米以下。   

本团队主要致力于利用DFT+NEGF研究低维纳米体系的量子调控、准粒子效应和激子效应、能谷电子学、拓扑性质、光电性质、旋轨耦合性质、电声耦合性质等，并利用这些纳米材料设计新型纳米电子学器件、纳米光电子学器件、自旋电子学器件和储能器件等。尤其致力于研发高性能和低功耗的逻辑型器件，希望把摩尔定律延续到10纳米以下。

目前兴趣：

1. 二维晶体管的性能极限

2. 二维材料的电接触

3. 离子电池器件

4. 二维光电器件

5. 二维磁性器件

主要贡献：

在二维材料器件第一型原理模拟方面是国际领先的小组之一。

1. 提出了一系列调控狄拉克材料硅烯、石墨烯能隙的新方案，并通过器件模拟演示出来。其中发表于Nano Lett 12, 113 (2012) 的硅烯的晶体管第一性原理模拟工作第一次提出了通过电场打开硅烯能隙的方案，并进行了原理器件模拟，是二维晶体管第一型原理模拟工作中引用最高的论文（被引用1000多次）。撰写了目前关于硅烯的最全面综述，发表于材料科学顶级期刊 Progress in Materials Science 83，24 (2016) 。

2.  把精确的第一性原理量子输运方法引入到典型的亚10 nm 二维本征半导体晶体管模拟，用该方法系统模拟了亚10 nm二维本征半导体晶体管性能的尺寸缩小行为（scaling），并与国际半导体技术线路图（ITRS） 进行对标，论证了它们超越了传统硅器件，并找到了影响器件性能的关键因素，为高性能亚10 nm 二维本征晶体管的研发提供了理论依据。获得基金委重大研究计划资助。撰写了亚10 nm 二维晶体管的长篇综述，发表在物理学顶级综述期刊 Physics Reports 84 (5), 056501 (2021).

3.  发展了用量子输运研究二维材料与金属界面的系统方法，能够精确预测出界面处的肖特基势垒。并通过范德瓦尔斯型接触，实现肖特基势垒的降低和调节。攥写了二维材料肖特基势垒的综述 ，发表于物理学顶级综述期刊 Reports on Progess in Physics  84 (5), 056501 (2021).

4. 发现了最大体能隙的拓扑绝缘体(铋烷），在BNC体系中预测并实验观测到了谷极化现象。

在凝聚态计算物理领域发表SCI文章300余篇(英文综述7篇），包括：Progress in Materials Science （1篇）, Physics Reports （1篇）， Reports on Progress in Physics (1 篇),  Physical Review Letters (2篇)， Journal of the American Chemical Society（7篇）, Nano Letters (4篇），Advanced Materials (4篇）， Advanced Functional Materials (1篇）,  ACS Nano （4篇），Angewandte Chemie (1篇), NPG Asia Materials (2篇), 2D Materials (2 篇)，Chemistry of Materials (3 篇)，Small (2篇),  Scientific Reports (9篇)。被Nature，Science，Nature Materials, Nature Nanotechnology, Physical Review Letters, Journal of the American Chemical Society等SCI杂志他引11000多次， 单篇最高它引超过1000次，H因子61（Web of science）。有16篇论文进入ESI高被引用论文，有3篇进入ESI热点论文。23篇论文引用超过100次。

2013年6月出版的《科学中国人》杂志，2018年5月3日的 《科技日报》有专题报道，新华网，中国新闻，澎湃新闻等各大网站进行了转载。2023年《中华英才》杂志专题报道。

Nature Electronics, Nature Commnications, Physical Review Letters/Physical Review B, Journal of the American Chemical Society, Nano Letters, Acs Nano, Acs: Applied Materials & Interfaces, Angewandte Chemie,Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Small, 2D Materials, Nanoscale, Journal of Physical Chemistry B，Journal of Chemical Physics, Applied Physics Letters, Nanotechnology, Europe Physics Letters, ChemPhysChem, Computational Theoretical Chemistry, Theoretical Chemistry Account, Journal of Computational Chemistry, Chemical Physics Letters, Physica E, Physica B, Physics Letter A, Solid State Communications, Journal of the American Ceramic Society, Physica Status Solidi B, Solid State Science, Journal of Material Chemistry, Journal of Nanomaterials 等100多种国际期刊审稿人。