Фундаментальні дослідження:

• Квантова електродинаміка в сильних електромагнітних полях.
• Взаємодія зарядженої частинки із замагніченим електронним газом.
• Дослідження умов виникнення та протікання високовакуумних високоградієнтних пробоїв у прискорювальних елементах.
• Плазмові процеси в джерелах іонів і магнетронів імпульсного типу.
• Дослідження зміни мікроструктури та еволюції дефектної структури мультикомпонентних сплавів реакторної техніки у процесі довгострокового нейтронного опромінення багаторівневим числовим моделюванням
• Інтегроване багаторівневе моделювання механічних властивостей конструктивних реакторних матеріалів під дією опромінення.
• Процеси взаємодії прискорених іонів і електронів МеВ-них енергій з речовиною.
• Іонна імплантації та імітаційні експерименти з дослідження впливу опромінення на конструкційні матеріали ядерної енергетики.
• Фізичні принципи генерації та формування інтенсивних пучків як позитивних так і негативних газових та металевих іонів для високоенергетичних іонних прискорювачів.
• Дослідження процесів нерівноважної плазми і розробка плазмових технологій виробництва водню для інтегрованих ядерно-водневих систем
• Дослідження фізико-хімічних властивостей водень-абсорбційних матеріалів перспективних для гібридних енергетичних систем і відновлювальних джерел енергії

Прикладні дослідження

• Рентгенівський фазовий контраст на базі компактних джерел рентгенівського випромінювання.
• Технологія і застосування ядерного скануючого мікрозонду.
• Технологія і застосування протонно-променевої літографії.
• Дослідження механізмів впливу водню на фізичні властивості конструкційних матеріалів для атомної енергетики.
• Розробка нових високодисперсних композиційних матеріалів з високими характеристиками радіаційної стійкості та фізико-хімічними властивостями
• Ядерно-фізичні методи локального аналізу для виконання задач ядерної криміналістики, характеризації, датування та збереження артефактів культурної спадщини.

Науково-технічні розробки

• Установка фазоконтрастної томографії для ранньої діагностики онкологічних, серцево-судинних захворювань.
• Експериментальна установка для отримання водню шляхом розщеплення природного газу в високочастотному (ВЧ) та над-високочастотному (НВЧ) розрядах при атмосферному тиску.
• Зондформуючі системи з корекцією аберацій для установок протонно-променевої літографії, що дасть можливість поліпшити їх роздільну здатність за рахунок зменшення сфокусованого пучка до розмірів <10 нм
• Рентгенівські дифракційні ґратки для фазоконтрастних томографів наступного покоління, які створюються з метою дослідження радіаційних дефектів реакторних матеріалів та ранньої діагностики онкологічних захворювань.
• Експериментальний стенд і відпрацювання технології для модифікації поверхні каналу повномірного ствола калібру 30 мм для підвищення його ресурсу живучості методом магнетронного розпилення імпульсами високої потужності.
• Інжектор іонів берилію (та іонів інших металів), його впровадження в іонний імплантер та прискорення пучка іонів берилію до енергії 20-120 кеВ для забезпечення технологічного процесу виготовлення фотоприймачів в діапазоні ІЧ спектру для систем наведення.
• Випробування технології магнетронного розпилення туго-плавких матеріалів імпульсами високої потужності у вакуумі для отримання зносостійких та корозійностійких покриттів з покращеними фізико-механічними властивостями.

У розділ "Ядерна фізика та фізика високих енергій"

Завершено цикл досліджень граничної роздільної здатності сучасних зондоформуючих систем ядерного мікрозонду на базі триплетів та квадруплетів магнітних квадрупольних лінз. Визначені граничні рівні паразитичних секступольної та октупольної компонент поля квадрупольних лінз, при яких їх внесок в роздільну здатність не є визначальним. Показано, що застосування сучасних електростатичних прискорювачів з відносним розкидом по енергіям частинок в пучку ε/ε 10^-5 та прецизійних магнітних квадрупольних лінз розв'язує проблему хроматичних та паразитичних аберацій, викликаних порушенням квадрупольної симетрії лінз. Таким чином, зандоформуючі системи на базі триплетів та квадруплетів магнітних квадрупольних лінз мають границю своєї роздільної здатності на рівні ~ 0,3 мкм при струмі І=100рА, яка визначається власними сферичними абераціями 3-го порядку. Подальший прогрес в розробках мікрозондів МеВ-ного діапазона визначається яскравістю іонних джерел. 

(акад. НАН України Сторіжко В.Ю., Мирошніченко В.І., Пономарьов О.Г.Лебідь С.О., Мордик С.М.)

Розглянуто процес ультраквантового магніто-гальмівного поляризованого випромінювання у випадку, якщо електрон перебуває у довільному слабо збудженому електричному стані. Залежність аоляризації фотона від кута випромінювання в ультра квантовому наближенні збігається з відомим квазикласичним виразом. Знайдено жорстку кореляцію між лінійною поляризацією фотона і переорієнтацією спіна електрона: при переорієнтації спіна знак лінійної поляризації змінюється на протилежний.

(чл.-кор. НАН України ФомінП.І., Холодов Р.І.)

 Запропоновано новий метод аналізу спектрів часу життя позитронів в речовині, який грунтується на використанні ефективних (швидких) алгоритмів. Сформульований новий критерій визначення числа станів у спектрі. Розроблено програмне забезпечення, а також на модельних спектрах проведено його тестування. Показано, що метод має високу роздільну здатність. Це робить його перспективним при аналізі спектрів, які містять близькі компоненти.

(Кульментьєв О.І.)

У розділ "Молекулярна фізика та біофізика"

Проведено дослідження взаємодфї стероїдних препаратів рослинного походження з компонентами біополімерів. Вивчено формулювання нековалентно зв'язаних комплексів між молекулою стероїдного глікозиду і різноманітними біомолекулами (амінокислотами, нуклеозидами та нуклеотидами), з метою розкриття основ можливих механізмів терапевтичної дії цих препаратів чи небажаних побічних ефектів та молекулярних основ впливу на компоненти біополімеріів. Дослідженняв виконані з використанням м'якоіонізаційної мас-спектрометрії (ToF-PDMS).

(Суходуб Л.Ф., Пилипенко В.В., Калінкевич О.М.)