飞秒激光具有超强、超快等独特特性，可高质量加工任何固体材料，有望成为未来高端制造的主要手段之一。以往制造基础研究的观测/调控均局限于原子/分子及以上层面，其核心科学问题是：能否调控局部瞬时电子状态？
针对此：1) 提出了飞秒激光电子动态调控加工新原理、新方法，通过协同优化时域/空域整形飞秒激光调控光子-电子相互作用过程，大幅提高了加工质量、效率、精度、一致性、深径比等，如精度达波长1/14，效率提高50倍，深径比提高50倍，深孔弯曲率从约90%降为0，拓展了激光加工极限能力；2) 提出了多尺度观测系统，首次实现了制造中以电子为能量载体主线的质能传输过程的观测，跨越12个时间数量级(从等速到放慢3.5万亿倍)，推动了制造和超快科技的发展；3) 系统合成了不同维度石墨烯功能新材料，实现了基于激光调控的石墨烯微纳加工，并发展了一系列基于新材料的新应用；4) 新方法获得了重要应用，为3个国家重大工程或重大尖端武器装备研制的实施提供了关键制造支撑，如解决了大深径比(1000:1，直径1.5μm)高一致性(25万孔/平方厘米)高质量(无微裂纹/重铸层)高效率(单光束100孔/秒)极小化残留物等微孔制备难题，加工了某国家重大工程微孔，突破了该工程最重要、最具挑战的环节之一(美国失利原因指向微孔质量所影响的小球对称性)。在纯石英/蓝宝石光纤上加工了所发明的系列新型传感器，突破了制约我国尖端武器装备研制的共性测量挑战：微小区域(~100μm)、高温(~1225℃)、高压(~10MPa)、强电磁环境下多参数高灵敏度测试，支撑了多个武器装备研制/生产。
发表SCI论文219篇，学术会议主题/特邀报告92次(Keynote/Plenary报告16次)，授权发明专利40项，获得了51个国家和地区学者的SCI他引14100余次，包括70余位各国院士/会士(含诺奖得主)在Science、Nature等期刊的大幅正面评价：如“成功加工了以前无法实现”的微纳结构、“可实现任意图案的纳米线加工”、“报导的飞秒激光最好的加工结果之一”、传感器的灵敏度是“目前的最高纪录”。 Nature和Nature Materials以Research Highlight的形式专门报道了上述科研工作。Laser Focus World发表“整形飞秒激光改变电子动态提高超快激光加工质量”专题评述该新方法：“获得了令人震撼(stunning)的成果”。Nature旗下Light:Sci.&Appl.发表26页题为“飞秒激光时空整形的电子动态调控微纳加工新技术：理论、方法、观测与应用”特邀专题综述；美国科学促进会及其会刊Science的新闻平台以“飞秒激光实现电子动态调控”为题对新方法进行了专题报道，称新方法“对高端制造、材料处理、化学反应控制可能带来革命性(revolutionary)的贡献”。