2005年，张翔课题组研制出世界第一块超透镜，首次演示了突破光的衍射极限的成像效应。2007年，超级透镜之研究突破被选为探索杂志评比全球前百大科技发展。2008年，张翔课题组成功制备出世界上第一次具有光学负折射系数的三维材料；被《时代杂志》选为2008年评比全球前十名科技发现、前五十大年度发明。将光的负折射原理推广到声学，第一次实现了具有负弹性模量的声学超构材料和器件；同时，他主导发展了等离子体光刻技术，成功刻写出纳米级电子电路。2009年，研制出了世界上第一个表面等离元半导体激光器。2011年，利用单层石墨烯研制出了世界上最小的超宽带高速光调制器；通过双光子吸收发现了二维半导体材料中的超强激子相互作用及巨束缚能。