Responsable du groupe de chimie du solide au laboratoire de Physique de la matière condensée (PMC, une unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique), Thierry Gacoin et son équipe étudient principalement des matériaux nanostructurés (nano-cristaux, couches minces fonctionnelles) possédant des propriétés optiques remarquables. Il est directeur de recherche CNRS, président du département de chimie et professeur aux départements de physique et de chimie.