2011-2014年在德国
马克斯·普朗克学会光学所(Max-Planck Institute for the Science of Light)和
埃尔朗根埃朗根-纽伦堡大学(Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg)物理系任研究科学家，期间在美国斯坦福大学(Stanford University) Ginzton实验室做访问学者3个月。
2014年入选第十批青年人才优先资助项目。同年起担任
华中科技大学物理学院教授，组建介观固体
量子光学和先进光谱学研究小组和实验室。
1.单量子系统与纳米结构物质的相干相互作用理论。从从损耗介质中的光场量子化开始，建立了严格的光与金属纳米结构和单量子系统相互作用量子理论平台，研究了不同尺度下金属结构与单量子系统的相干相互作用。理论预言单量子系统对大金属纳米结构的巨大反作用效应：对几个纳米的金属纳米颗粒，单个量子系统可以使颗粒的吸收增强1000倍，可作纳米热源；对散射为主的大金属结构例如纳米光频天线，单个量子系统可使该天线在宽带范围内光学隐身，因此单量子系统可作调控开关和单光子功率钳制器。详情见论文Phys.Rev.Lett. 110,153605(2013).
2.基于单分子的明亮单光子源。实验演示了收集效率96%、探测功率达到每秒5千万光子数的单光子源，成为当时世界纪录。这项工作从根本上突破了单光子源长期存在的低收集效率、低亮度的问题，为众多依赖于单光子源技术的应用提供了基本保障，如量子保密通信、光逻辑信息处理、
物理量定标和基于光强压缩态的极低噪声
量子测量都将受益。该工作采用了金属、介质结合的平面光频天线结构，可构建收集效率超过99%、性能稳定、工艺相对简单的单光子源，器件结构适用于任意固态单量子系统，包括单分子、单量子点、单
金刚石色心等，并且对辐射源的偶极矩取向没有任何限制。运用这种方案和光脉冲激发，我们可以真正实现触发式的、确定性的、按需的单光子源。详情见论文Nature Photonics 5,166(2011)和Opt. Lett. 36, 3545(2011)。
3.金属-介质纳米光学天线使单量子系统的
自发辐射速率提高一万倍，同时量子效率保持在80%左右。这项成果具有重要的科学意义，首先结合第二项成果超高速自发辐射使获得微瓦级别的单光子源成为可能，这不仅在高效率量子信息处理方面，而且在量子精密测量方面具有重要应用；其次，将自发辐射速率提高一万倍使得分子
激发态寿命降低到百飞秒量级，这与分子的振动弛豫时间相仿，因此在光
物理化学研究方面具有重要启示，例如可能解决
染料分子
荧光闪耀与漂白问题，因为分子在激发态将来不及与
氧气其他原子发生接触而大大降低荧光漂白的几率；再次，这项成果可使原来不发光的分子或者发光很弱的单稀土离子等变成明亮的发光体。详情见论文Phys.Rev.Lett. 108,233001 (2012)。
4.光子与表面等离子体激元的超紧凑转换以及超高效率近场光学显微镜探针。表面等离子体激元能使光场突破
衍射极限产生局域场
共振增强效应，具有众多应用，然而金属材料在光频段的损耗(特别在
可见光区) 严重限制了这些应用的效果，因此高效率紧凑的光子-等离子体相互转化不可缺少。我们提出了采用端面直接耦合(Butt-coupling)的方案，只需单个界面即将介质波导中的导模转换成金属线上的表面等离子体，获得了世界上转换效率最高、结构最紧凑、工作带宽最宽的光子-等离子相互转换器，理论上在光波长1550nm处可超过99%、在600nm处效率达到95%，有效带宽(转换效率90%以上)超过200nm。给出了解决等离子
波导股份实际应用中长期存在的瓶颈问题的方案，为集成光路中采用介质和金属混合集成，让介质波导和等离子波导各司其职提供了可行性基础。同时基于这项成果，可以构建超高光输入输出效率的近场光学显微镜探针。如何高效率地将远场光能量输运到近场即探针的顶端是近场光学领域从上世纪80年代初开始以来一直在探索的问题，时至今日，采用开口探针的近场
显微镜，大约只有0.1%的能量能够达到开口处，我们的方案可将超过70%的远场光能量聚集到针尖的顶端附近10nm半径区域内，从而有望解决30年来长期存在的低输出效率问题。详情见论文Nano Letters 9, 3756 (2009)和Optics Express 18, 10878-10887 (2010)。
5.2022年9月26日消息，物理学院陈学文教授带领的量子纳米光子学团队与
浙江大学光电学院
时尧成教授合作，在微纳集成固态量子系统方面取得重要进展，实现硅基光子结构和单分子量子系统的可控微纳集成，获得共振激发下芯片上高纯度全同单光子的产生、
波导股份耦合、
路由和干涉分束，信号背景比例超过3000:1，量子跃迁长时间稳定、线宽保持
傅里叶变换受限。该成果以“Photonic-circuited resonance fluorescence of single molecules with an ultrastable lifetime-limited transition”为题发表在《
自然-通讯》。