1980年09月—1984年07月，在山東大學(xué)光學(xué)系激光專業(yè)學(xué)習(xí)，獲得理學(xué)學(xué)士學(xué)位。
1987年09月—1990年07月，在中國(guó)科學(xué)院物理研究所凝聚態(tài)物理專業(yè)進(jìn)行研究生學(xué)習(xí)，獲得理學(xué)碩士學(xué)位。
1990年09月—1994年08月，在入中國(guó)科學(xué)院物理研究所凝聚態(tài)物理專業(yè)學(xué)習(xí)，獲得中國(guó)科學(xué)院物理研究所理學(xué)博士學(xué)位 。
1992年06月—1994年06月，作為中日聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生，在日本東北大學(xué)金屬材料研究所學(xué)習(xí)。
1984年09月，在曲阜師范大學(xué)物理系任職。
1994年09月—2001年03月，前往日本東北大學(xué)金屬材料研究所工作，擔(dān)任日本文部省教官、助手。
1998年08月，入選中國(guó)科學(xué)院百人計(jì)劃，在中國(guó)科學(xué)院物理所工作，擔(dān)任研究員、博士生導(dǎo)師。
1999年03月，擔(dān)任凝聚態(tài)物理中心SF4研究組組長(zhǎng)。
1999年09月，擔(dān)任中國(guó)科學(xué)院表面物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。
2000年02月—2000年03月，前往瑞士IBM蘇黎世實(shí)驗(yàn)室做訪問科學(xué)家
2000年09月，加入中國(guó)共產(chǎn)黨。
2001年12月—2002年01月，前往香港大學(xué)物理系做訪問教授。
2004年06月，擔(dān)任國(guó)家納米科學(xué)中心首席科學(xué)家。
2005年11月，當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士。
2006年04月—2010年06月，進(jìn)入清華大學(xué)物理系工作，擔(dān)任教授、博士生導(dǎo)師，系副主任。
2008年，擔(dān)任北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院院長(zhǎng)。
2010年07月—2013年03月，擔(dān)任清華大學(xué)理學(xué)院院長(zhǎng)、物理系主任。
2011年，擔(dān)任臨沂大學(xué)凝聚態(tài)物理研究所所長(zhǎng)。
2013年03月—2013年05月，擔(dān)任清華大學(xué)校長(zhǎng)助理、科研院院長(zhǎng)、理學(xué)院院長(zhǎng)、物理系主任。
2013年05月—2020年12月，擔(dān)任清華大學(xué)黨委委員、常委、副校長(zhǎng)。
2013年07月，擔(dān)任中共清華大學(xué)委員會(huì)委員、常委。
2017年，擔(dān)任北京量子信息科學(xué)研究院院長(zhǎng)。
2020年11月至今，擔(dān)任南方科技大學(xué)校長(zhǎng)。
2020年12月至今，擔(dān)任南方科技大學(xué)校長(zhǎng)、黨委副書記。
2004年，榮獲“中國(guó)青年科技獎(jiǎng)”。
2005年，榮獲“中國(guó)科學(xué)院杰出科技成就獎(jiǎng)”。
2010年，榮獲“第三世界科學(xué)院（TWAS）物理獎(jiǎng)”。
2014年，榮獲“求是杰出科學(xué)家獎(jiǎng)”。
2016年09月，榮獲“未來科學(xué)大獎(jiǎng)物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)”。
2017年01月，被評(píng)為2016年度最具影響力的十大“科技創(chuàng)新人物”之一。
2019年，入選“中國(guó)海歸70年70人”榜單，榮獲“北京市突出貢獻(xiàn)中關(guān)村獎(jiǎng)”。
2020年02月，榮獲“2020年度菲列茲·倫敦獎(jiǎng)”，是自1957年該獎(jiǎng)設(shè)立以來，首個(gè)獲得這一榮譽(yù)的中國(guó)科學(xué)家、是第二個(gè)獲得榮譽(yù)的亞洲地區(qū)科學(xué)家。
2020年09月，榮獲“復(fù)旦—中植科學(xué)獎(jiǎng)”。
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