Основна наукова діяльність Центру включає

Фундаментальні та прикладні наукові дослідження в галузі фізико-хімічного матеріалознавства і сучасних проблем фізики конденсованого стану за двома напрямками:

1. Механізми формування мікро- та нанокомпозиційних матеріалів і структур, що є перспективними для використання в технологіях та ядерній енергетиці.

2. Механізми впливу фізичних полів та радіаційного випромінювання на мультифункціональні наногетеросистеми, що включають біомолекули та біоклітини, з метою розробки методів їх ефективного використання або захисту від них.

 
У рамках основних напрямків співробітниками Центру виконуються дослідження, що охоплюють:

- експериментальні методи дослідження электромасопереносу, впливи фізичних полів (електричного, магнітного, електромагнітного) і різноманітних технологічних обробок (лазерною, радіаційною, ультразвуковою) на особливості динамічної поведінки дислокацій і інших дефектів структури і їх нанокластерів в металах і напівпровідниках.

- нові способи отримання і дослідження багатошарових композиційних матеріалів, зокрема, газотермічних покриттів, високотемпературної надпровідної кераміки, волокон карбіду кремнію, терморозширенного графіту, вуглецевих нанотрубок, алмазних і алмазоподібних плівок.

- експериментально-промислові методи отримання широкого спектру безкисневої кераміки високої міцності і пластичності, що є перспективною для виготовлення деталей атомних реакторів нового типу.

- фізико-хімічну природу й механізми фазових перетворень першого роду та інших процесів, що протікають в нанодисперсних системах; контрольований вплив на формування наноструктурних станів у сплавах і їхні властивості.

- кореляційні зв’язки між утворенням, властивостями нових нанофаз і розміром наноматеріалу, кореляції між макровластивостями й мікроструктурою металевих і керамічних матеріалів.

- фундаментальні основи розмірних ефектів в нанодисперсних багатокомпонентних металевих і метало-керамічних матеріалах.

- розмірно-залежні діаграми нанофаз багатокомпонентних наносистем.

- розмірно-залежну реакційну дифузію в тонких металевих плівках і мультішарах на початкових стадіях утворення і еволюції нових нанофаз.

- розмірно-залежний температурний гістерезис фазового перетворення першого роду в нанопорошку металу.

- Монте-Карло моделювання кінетики фазового розділення в метастабільних бінарних сплавах та ізольованих частинках.