La finalità ultima di questa ricerca è catturare l’energia luminosa in entità biologiche per controllarne il metabolismo e il funzionamento. Le interfaccie uomo macchina allo stato dell'arte utilizzano l'impianto di elettrodi metallici nel tessuto biologico. Questo approccio presenta criticità sistemiche che ne limitano sia le prestazioni sia la sicurezza, quali le reazioni immunitarie, il riscaldamento locale, il "cross-talk" tra gli elettrodi vicini e la degradazione dell'interfaccia. Indurre sensibilità alla luce negli organismi viventi rappresenta un approccio alternativo che offre opportunità rivoluzionarie nel campo della medicina riabilitativa e la cura delle distrofie neuro o muscolo degenerative. L’optogenetica ne è una dimostrazione spettacolare, ma è limitata dalla trasfezione virale di materiale genetico esogeno. La tesi riguarda approcci alternativi volti a indurre sensibilità alla luce in cellule o organismi in modo non genetico, mediante l’impiego di nanostrutture fotosensibili (0,1–1 μm) o attuatori molecolari in grado di attivare la stimolazione cellulare.

L’attività comprende lo studio della fotofisica degli attuatori sia in vitro sia in vivo, nonché dei loro effetti sulle cellule investigate. Le applicazioni in medicina, neuroscienze e bioingegneria spaziano dalle protesi retiniche artificiali per il recupero della visione in occhi non vedenti, allo studio delle reti neuronali, incluso il cervello, fino al controllo delle cellule muscolari.