主要从事新型大块非晶、纳米材料及其它亚稳材料在高压、微重力等极端条件下的制备、结构、物性研究。研制出多种具有不同优异性能的,厘米级的大块非晶合金等亚稳材料,并系统研究了它们的微结构及物理性能。建立了一些有自己特色的制备和研究亚稳材料的方法。在国际著名期刊Science, Nature Materials, Physical Review Letters, Advanced Materials,Physical Review B, Applied Physical Letters等上发表科研论文300多篇,在Advanced Materials, Prog. Mater. Sci., Mater. Sci. Eng. R,J. Appl. Phys.等上发表邀请综述性文章5篇,SCI引用超过7000次。近年来,国际会议邀请报告20多次。
2011年国家自然科学二等奖,2010年曾获得周培源物理奖,99年国家科技进步二等奖,98年中科院科技进步一等奖,99年中科院自然科学奖二等奖,2000年国家发明二等奖,两次入选中国基础科学研究十大新闻。培养的学生3人获得中科院优秀博士论文,2人获得全国百篇优秀博士论文,5人获得过德国洪堡奖学金, 1人获得中科院院长奖学金特别奖, 1人获得日本JSPS奖学金, 1人获德国和瑞士政府的"爱因斯坦"奖, 1人获得中科院"百人计划"支持。本研究组也是国内空间材料研究任务的主要承担单位之一,在完成我国载人航天工程神州号飞船应用任务中做出了贡献。