Le attività del laboratorio combinano diverse attività ed aspetti inerenti alla nanotecnologia, alla microscopia e all'imaging avanzato, alla nanofabbricazione, alla biofisica e all'analisi molecolare multiscala. Si concentrano sullo sviluppo di tecniche e strumenti per la caratterizzazione chimica, meccanica e strutturale di materiali avanzati e biologici con particolare attenzione alla rilevazione, visualizzazione e analisi di singole molecole e strutture su scala nanometrica. Le tecniche disponibili permettono di osservare fenomeni che non sarebbero accessibili con metodi convenzionali, aprendo nuove possibilità nella ricerca fondamentale e applicata. 

Il laboratorio è dotato di sistemi di misura basati su spettroscopia ottica, quali la spettroscopia micro-Raman, di natura non distruttiva, consentendo applicazioni orientate alla scienza dei materiali, ma anche su materiale biologico. L’applicazione di questa tecnica in ambito biologico permette di analizzare direttamente il profilo chimico e strutturale sia di intere cellule che delle loro subcomponenti (DNA, RNA, proteine) nonché delle loro interazioni. Il sistema micro-Raman confocale è disponibile con sorgenti laser con diverse lunghezze d’onda di eccitazione (532nm, 633 nm).

Il laboratorio dispone di un microscopio a forza atomica (AFM) dotato di cappa specifica permettendo l’isolamento acustico e il controllo ambientale durante lo svolgimento degli esperimenti. Si fornisce così protezione dalle vibrazioni esterne, riducendo il rumore durante la scansione e controllo ambientale, consentendo stabilità termica permettendo l’accesso alle proprietà fisico chimiche di campioni biologici e allo stato solido con risoluzione nanometrica sia per campioni in aria che nel loro ambiente idratato come nel caso delle cellule.  Questo strumento permette di ottenere informazioni non solo la topografia dei campioni ma anche le loro proprietà meccaniche (es. modulo di Young).

Il laboratorio dispone anche di un profilometro ottico, un microscopio a scansione elettronica (SEM) e di uno spazio dedicato alla preparazione di materiali biologici, alla loro manipolazione e stoccaggio  sia per analisi spettroscopiche (micro-Raman), per imaging tramite microscopia elettronica (SEM, TEM) e a forza atomica.