1985年，獲得南京大學物理學院學士學位，之后留在本校就讀研究生。
1988年，獲得南京大學物理學院碩士學位。
1996年，獲得美國加州大學伯克利分校機械工程系博士學位，之后進入賓夕法尼亞州立大學任教，擔任助理教授。
1999年，進入加州大學洛杉磯分校機械和航太工程學系任教，先后擔任副教授、全職教授。
2001年-2006年，擔任美國國防部MURI超穎材料研究中心主任。
2003年，擔任美國國家科學基金會納米科學及工程研究中心主任。
2004年，進入加州大學伯克利分校機械工程學系及應用科學與技術所任教，先后擔任副教授、教授、Ernest S. Kuh 講座教授。
2007年，擔任美國勞倫斯伯克利國家實驗室科學家，材料科學部主任。
2010年，當選為美國國家工程院院士。
2012年，當選臺灣中央研究院院士。
2015年12月7日，當選中國科學院外籍院士。
2017年12月15日，接替馬斐森為香港大學第16任校長，任期五年。
2005年，帶領課題組研制出世界第一塊超透鏡，首次演示突破光的衍射極限的成像效應。
2007年，所參與的超級透鏡研究項目突破被選為探索雜志評比全球前百大科技發展。
2008年，帶領課題組成功制備出世界上第一次具有光學負折射系數的三維材料；被《時代雜志》選為2008年評比全球前十名科技發現、前五十大年度發明。同時，主導發展了等離子體光刻技術，成功刻寫出納米級電子電路。
2009年，研制出世界上第一個表面等離元半導體激光器。
2011年，利用單層石墨烯研制出世界上最小的超寬帶高速光調制器，通過雙光子吸收發現二維半導體材料中的超強激子相互作用及巨束縛能。
1997年，獲美國國家科學基金會CAREER獎。
1998年，獲戴爾K.艾倫杰出年輕制造工程師獎。
1999年，獲美國海軍研究部ONR青年研究者獎。
2005年，被評為SEMETECH杰出講師。
2014年，獲全美中國工程師學會杰出成就獎。
2014年，獲菲茨羅伊（Nancy DeLoye Fitzroy and Roland V. Fitzroy）獎章。
2015年，獲美國機械工程師學會Charles Russ Richards紀念獎。
2016年，獲旅美華人科技學會（CAST-USA）卓越科學家獎。
2016年，獲美國光學學會Max Born獎。
2016年，獲斯普林格（Julius Springer）應用物理學獎。
2017年，獲美國工程科學學會AC艾琳根（AC Eringen）獎章。
2004年，任NSF納米科學與工程年度受助人大會聯席主席。
2005年，任NSF納米科學與工程年度受助人大會聯席主席。
2007年，任IEEE第二屆微納米工程與分子系統國際會議技術計劃主席。
2008年7月11日，任南京郵電大學客座教授。
2011年，任加拿大多倫多大學光學研究所杰出訪問科學家。
2012年2月，任南方科技大學首屆顧問委員會委員。
2012年，任南京大學校長人才工作顧問。
2012年9月10日，任南京大學人工微結構與量子調控協同創新中心組建培育期主任。
2014年8月9日，任南京工業大學名譽教授。
2017年，任同濟大學物理科學與工程學院聲子學與熱能科學研究中心客座教授、華中科技大學顧問教授。
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