高鸿钧与合作者自上世纪九十年代初以来，系统研究了纳米量子系统的构造与物性，取得了一系列具有国际前沿水平的工作。首次提出一种提高STM分辨率的新方法，增强了STM观察表面电子结构的能力，保持了STM发明三十年来对Si(111)7×7表面原子结构的最高分辨。首次在Au(111)表面上构造了具有固定偏心轴的单个分子转子，实现了大面积有序阵列的组装并对其转动行为进行了有效的调控。首次实现了在单个分子层次单自旋量子态的可逆控制及其在超高密度量子信息存储中的原理性应用。二十年来，其相关成果连续被Science News, Nature, Nature Materials，美国物理学会Phys. Rev. Focus和美国能源部Weekly Report等进行研究亮点报道，称“这是国际上首次在单个分子极限水平上实现的电导转变”等等。 

高鸿钧的相关研究成果两次获得了由两院院士推选的“中国十大科技进展/新闻”，发表SCI论文300余篇，在国际/国内重要会议上作大会报告和邀请报告80余次。在国际上，荣获了德国“洪堡研究奖”，第三世界科学院“物理奖”，全球华人物理学会“亚洲成就奖”。在国内，获得了“中国科学院杰出科技成就奖”，“何梁何利科学与技术进步奖”，国家自然科学二等奖，第七届中国青年科技奖等荣誉或奖励。