Изследователските интереси на Николау са насочени към химичния синтез, молекулярното проектиране и молекулярното разпознаване и биологичните действия на молекулите.
Cercetările lui Nicolaou se concentrează asupra sintezei chimice, structurii moleculare şi recunoaşterii moleculare, precum şi asupra acţiunilor biologice ale moleculelor.