Autore di oltre 350 pubblicazioni scientifiche, è stato professore ordinario di Tecnologie dei Polimeri presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università degli Studi di Napoli Federico II e Direttore dell’Istituto per la Tecnologia dei materiali compositi del CNR. È un componente del Gruppo 2003, consesso di ricercatori italiani che, lavorando in Italia, sono inseriti nella classifica, compilata dall’ISI (Institute for Scientific Information) di Filadelfia, che raccoglie gli scienziati più citati nel mondo. È stato professore anche presso l’University of Washington e all’University of Connecticut di Storrs.
Esponente del Partito Democratico, considerato in principio vicino alle posizioni dei bassoliniani, è stato assessore con deleghe all’Università, ricerca scientifica e innovazione tecnologica alla regione Campania. Nel corso del tempo ha preferito assumere una posizione decisamente più distante da Bassolino.
Dal 2004 è Presidente e Fondatore dell’IMAST (distretto tecnologico sull’ingegneria dei materiali polimerici e strutture) mentre tra il maggio e l’agosto del 2005 diviene presidente della Città della Scienza e dell’ARTI (agenzia regionale per la tecnologia e l’innovazione della Puglia).
Il 17 maggio 2006 è entrato a far parte del secondo governo Prodi, ottenendo la delega alla Funzione Pubblica e all’Innovazione, succedendo a Lucio Stanca. L’8 maggio 2008 passa le redini del dipartimento a Renato Brunetta (PdL). Rieletto deputato per il Partito Democratico diventa Vice presidente della Commissione Cultura della Camera.
Segretario provinciale del PD a Napoli, Nicolais si dimette da questa carica il 5 gennaio del 2009 perché non soddisfatto del rimpasto della giunta comunale operato dal sindaco Rosa Russo Iervolino. Viene candidato dal centrosinistra alla presidenza della provincia di Napoli ma alle Amministrative del 2009 viene battuto da Luigi Cesaro, candidato del centrodestra.
Nel 2012 è nominato presidente del CNR sostituendo il neo Ministro dell’Istruzione del Governo Monti Francesco Profumo, nominato presidente del CNR pochi mesi prima dall’ex Ministro Gelmini (PdL). Il 23 febbraio 2012 la Camera accetta le sue dimissioni da parlamentare con 371 si e 87 no. A lui succede a Montecitorio Giuseppe Ossorio.
