Основні напрями наукової діяльності кафедри:
- розвинення наукових основ електроніки та іоніки нанооб’єктів;
- розвиток інноваційних оптичних/квазіоптичних технологій та наноінженерія матеріалів;
- використання нанотехнологій і наноматеріалів в прикладній фізиці та телекомунікаційних пристроях;
- започаткування базових принципів інтеркаляційної кристалоінженерії задля створення надвисокоємних пристроїв генерування, перетворення та накопичення енергії на базі дешевих, екологічно чистих природних матеріалів;
- розробка технології формування наноструктур з матричною ізоляцією для пристроїв молекулярної енергетики та спінової електроніки;
- синтез та дослідження властивостей активованих вуглецевих матеріалів на основі рослинної сировини;
- розробка технології підвищення ефективності використання анізотропних матеріалів в пристроях мікро- та наноелектроніки;
- комп’ютеризована розробка високоефективних комірок для керування електромагнітним випромінюванням у видимій та субтерагерцовій областях спектру;
- розробка та створення електро- та акусто-оптичних пристроїв керування терагерцовим випромінюванням;
- фізико-хімічні методи модифікації матеріалів та розвитку наноматеріалознавства.
На кафедрі є всі умови для плідної науково — дослідної діяльності викладачів та майбутніх магістрів: сучасна лабораторна база та експериментальне обладнання для прикладних фізичних досліджень матеріалів та розвитку наноматеріалознавства, сучасна комп’ютерна техніка, бібліотека з багатим фондом, фахові періодичні видання університету для публікації наукових статей викладачів та магістрів. У навчальному процесі використовуються результати досліджень та розробок, проведених науковим колективом кафедри. Тематика наукових досліджень кафедри визначається бюджетними програмами прикладних розробок, а також кафедральною тематикою.
Підготовка аспірантів ведеться за спеціальністю 105 «Прикладна фізика та наноматеріали».
Зараз на кафедрі виконуються наукові роботи щодо виконання держбюджетної тематики, а саме:
- ДБ/Нанокристаліт «Розробка та дослідження нового класу кристалічних нанокомпозитів із заданою анізотропією для мікро- і наноелектроніки.» (керівник д. т. н., проф. Андрущак А.С.).
- ДБ/Імпульс «Супрамолекулярний дизайн наноструктур для надвисокоємних функціонально-гібридних накопичувачів енергії з електрохімічними і квантовими механізмами» (керівник д. т. н., с.н.с. Іващишин Ф.О.).
- ДБ/Оптима «Створення інноваційного продукту для найефективнішого та енергоощадного використання анізотропних і наноструктурованих матеріалів в пристроях електро-, акусто- та нелінійної оптики.» (керівник д. ф.-м. н., проф. Зачек І.Р.).
Крім цього, на кафедрі виконується міжнародний грант IMAGE #778156 в рамках програми HORIZON-2020-MSCA-RISE-2017 (головний координатор д. т. н., проф. Андрущак А.С., термін виконання 2018–2022), координуючою організацією якого вперше в Україні для такого типу грантів стала українська інституція, а саме Національний університет «Львівська політехніка».
Наукові досягнення кафедри представляються на національних та міжнародних виставках, конференціях, симпозіумах. Студенти залучаються до наукової роботи, що проводиться кафедрою. Активно беруть участь у Всеукраїнських і Міжнародних студентських олімпіадах і науково — технічних конференціях.
Результати наукових досліджень впроваджені при викладанні лекційних курсів «Фізика і технологія наносистем», «Пристрої молекулярної енергетики нового покоління» та ін. Впровадження результатів наукової роботи в навчальний процес сприяє ознайомленню студентів із новітніми технологіями, активізує їх самостійну роботу при підготовці до дипломного проектування та виконання кваліфікаційних магістерських робіт.