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主要从事纳米碳材料、应用二维原子晶体材料和纳米化学研究，应用在石墨烯、碳纳米管的化学气相沉积生长方法及其应用领域做出了一系列开拓性和引领性工作，是国际上具有代表性的纳米碳材料研究团队之一。曾任北京大学现代物理化学研究中心主任(1995–2002)，初期物理化学研究所所长(2006–2014)，初期北京市科委挂职副主任（2016–2017），北京市低维碳材料工程中心主任（2013–2018），国家攀登计划(B)、973计划和纳米重大研究计划项目首席科学家，国家自然科学基金表界面纳米工程学创新研究群体学术带头人(三期)等。