Licenciada (1997) y doctora (2001) en Ciencias Físicas por la Universidad Complutense de Madrid, donde es Catedrática de Física de la Materia Condensada desde 2017. Su investigación tiene lugar en las fronteras en las que solapan la física experimental de materiales, física de la materia condensada, nanotecnología, química de materiales e incluso nanomateriales para biomedicina. Esta investigación está centrada en la caracterización con resolución atómica de materiales funcionales (magnéticos, ferroeléctricos, superconductores, nanomateriales, materiales 2D, etc.) mediante la aplicación de técnicas avanzadas de microscopía y espectroscopía electrónicas, aunque tiene también amplia experiencia en numerosas técnicas experimentales transversales relacionadas con el crecimiento y la caracterización de propiedades físicas (crecimiento de películas delgadas, difracción de rayos X, magnetometría, medida de propiedades de transporte, etc.). Su principal especialización es en técnicas de microscopía electrónica de transmisión con barrido (incluyendo corrección de aberración esférica) a materiales de elevado interés fundamental y tecnológico.

Ha desarrollado la mayor parte de su carrera profesional (2002-2014) en el Oak Ridge National Laboratory (ORNL, EE.UU.), donde llegó con un prestigioso contrato de investigación Wigner Fellow en 2002. Permaneció como investigadora de plantilla en una plaza permanente hasta 2014, alcanzando el nivel de Distinguished Research Staff Member. En el ORNL ha supervisado directamente a quince investigadores postdoctorales y ha sido mentora de numerosos estudiantes predoctorales de diferentes países. En la Universidad Complutense de Madrid ha dirigido dos tesis doctorales y dirige en estos momentos otras dos más, y ha supervisado a varias decenas de investigadores junior en formación, visitantes, trabajos de fin de máster y trabajos de fin de grado.

Lidera su grupo de investigación en Scanning Transmission Electron Microscopy en el Departamento de Física de Materiales de la Universidad Complutense de Madrid en el contexto del grupo de Física de Materiales Complejos del Departamento, y ha asegurado financiación como investigadora principal en cantidad de varios millones de euros (fuentes: U.S. Department of Energy, European Research Council, Ministerio de Ciencia e Innovación, Comunidad de Madrid, etc.). Es además directora del Centro Nacional de Microscopía Electrónica (instalación científico-técnica singular ICTS ELECMI, nodo de Madrid) y desde 2021 coordinadora de la subárea de Materiales con funcionalidad eléctrica, magnética, óptica o térmica dentro del área de Ciencia y Tecnología de Materiales de la Agencia Española de Investigación. Su elevada productividad se refleja en cerca de 270 publicaciones con más de 12.000 citas, con una métrica h de 66 en la fuente Web of Science (>17.000 citas, h 70, i10 237 en Google Scholar, con más de 1.000 citas anuales desde 2019).

Ha participado en numerosos comités y actividades de servicio profesional de sociedades profesionales, agencias e instituciones sin ánimo de lucro de relevancia en su especialidad (American Physical Society, IEEE Magnetics Society, Microscopy Society of America o Real Sociedad Española de Física). Ha organizado decenas de congresos y simposios del máximo prestigio en su campo y ha escrito numerosos capítulos de libros. Ha servido en paneles editoriales o como editora invitada en revistas del máximo prestigio en su campo.

Ha recibido premios y reconocimientos del máximo prestigio en su área de trabajo , incluyendo el Premio a Investigadores Noveles de la Real Sociedad de Física en 2001, el ERC Starting Investigator Award en 2009, la Burton Medal de la Microscopy Society of America, en 2014, o la Beca Leonardo de la Fundación BBVA en 2015. Es Fellow de la American Physical Society.