早年主要从事细胞钙信号转导的研究，近年致力于线粒体生物医学研究。于1993年发现细胞内钙释放的最小单位，并命名为“钙火花” (Calcium Spark)。2004年该论文被誉为100年来最杰出的10篇心肌论文之一。2008年发现线粒体“超氧炫”（Superoxide Flash）,又称“线粒体炫”（Mitoflash）。

 曾两度受聘为心脏973项目的首席科学家，主持国家重大科研仪器设备研制专项“超高时空分辨微型化双光子在体显微成像系统” 。2009年获教育部“长江学者成就奖”（生命科学奖），2013年当选中国科学院院士，2016年获颁国际心脏学会“研究成就奖”（Research Achievement Award）。 2017年领衔建设国家重大科技设施“多模态跨尺度生物医学成像中心”