Egyetemistaként kezdett a biofizikával foglalkozni, diplomadolgozatát a Szegedi Biológiai Központ Biofizikai Intézetében készítette. Végzése után ide került ösztöndíjas gyakornokként, azóta is az Intézet dolgozója. 1994 óta igazgató, illetve 2010-ben kinevezték a Szegedi Biológiai Központ főigazgatójának.
Eredeti kutatási területe a fehérjék működésének atomi részletei, a szerkezet és a működés kapcsolata. Elsősorban az energiaátalakító fehérjék érdeklik: ilyen irányú kutatásai döntően a fény energiáját biológiailag közvetlenül hasznosítható formába alakító bakteriorodopszinra irányulnak. Fontos kutatási irány a fehérje optikai tulajdonságain alapuló alkalmazása is: itt az optoelektronikai alkalmazások lehetőségeit vizsgálják. Újabban érdeklődése kiterjed a mikro- és nanotechnológiára, különös tekintettel a biológiai alkalmazásokra. A meghatározó megközelítés az optikai manipuláció, fejleszti a forradalmi eljárás alapjait, illetve használatát egyrészecske manipulációs kísérletekben, mikrofluidikában.
1983-ban lett a fizika tudomány kandidátusa. 1992-ben szerezte meg a tudományok doktora fokozatot, 1998-ban habilitált a Szegedi Tudományegyetemen. 1998 és 2001 között Széchenyi Professzori Ösztöndíjas.
2005 óta a Szegedi Tudományegyetem címzetes egyetemi tanára.
1998-ban az MTA levelező tagjává választották, 2004 óta az MTA rendes tagja.
2002-ben Széchenyi-Díjjal tüntették ki.
Számos külföldi tanulmányút közül kiemelkedik összesen 6 évnyi vendégprofesszori tevékenysége az Illinois Egyetem Fizikai Intézetében (Urbana, Il,USA).
1998 és 2007 között elnöke volt a Magyar Biofizikai Társaságnak, azóta tiszteletbeli elnök. 2002 és 2006 között a IUPAP (International Union of Pure and Applied Physics) alelnöke. 1996 és 2006 között tagja (2002 és 2006 között elnöke) a IUPAP Biofizikai Bizottságának.
Az Amerikai Fizikai Társaság választott tagja (Fellow).
Az Eötvös Loránd Fizikai Társaság tagja.
2007 óta tagja a Magyar Akkreditációs Bizottságnak. 2007 és 2009 között a MAB Biológiai Bizottság elnöke, 2010-től a MAB Természettudományi Bizottság társelnöke, illetve a MAB Egyetemi Tanári Bizottság elnöke.