Su tesis doctoral fue "III-V semiconductor Schottky diodes for gas sensing and biosensing".

[5]​ Lechuga desarrolla biosensores basados en nanoplasmónica y fotónica de silicio que pueden ser integrados en una plataforma "lab-on-a-chip".

[5]​ Busca aplicar estos sensores en entornos clínicos, para el diagnóstico de cáncer y otras enfermedades, así como para la vigilancia del medio ambiente.

[12]​ El dispositivo contenía microarreglos impresos en sustratos nanoplasmónicos de alto rendimiento, e incluso podía ser realizado por personal no experto.

[15]​ Lechuga desarrolló la idea en diez días, aprovechando su experiencia en la construcción de biosensores ópticos.

[12]​ La prueba se basa en un sensor óptico a nanoescala e incluye una proteína receptora (anticuerpo) que es capaz de detectar el coronavirus.

Los sensores que ha desarrollado y han sido validados en su laboratorio, dieron lugar a la creación de dos empresas spin‐off: SENSIA, S.L.