他长期致力于凝聚态物质新奇量子现象的计算与理论研究，通过发展特色电子结构计算方法，在自旋-轨道物理领域，尤其拓扑电子态理论与计算方面取得系统性、创新性成果。其团队计算预言的多项重要量子效应与材料体系均获实验证实，有力推动了相关学科发展及国际前沿研究进展。截至目前，他已发表SCI论文200余篇，总被引超5万次，2014年起连续十余年入选科睿唯安“全球高被引科学家”。曾获国际理论物理中心ICTP奖、全球华人物理学会亚洲成就奖、国家自然科学奖一等奖（2次）、中国科学院杰出科技成就集体奖、陈嘉庚科学奖、全国杰出科技人才奖、全国先进工作者、何梁何利基金科学与技术进步奖等国内外重要学术与荣誉奖项。