1. Установление закономерных связей между химичческим составом, атомной структурой и физичечскими свойствами кристаллов.

В рамках научно-исследовательского направления изучают структуру функциональных материалов:
§  природных минералов;
§ витлокитоподобных соединений и боратов;
§  редкоземельных молибдатов и вольфраматов,
§  высших боридов;
§  халькгенидов металлов;
§  мультиферроиков;
§  кристаллов-суперпротоников;
§  щелочноземельных и редкоземельных фторидов,
§ лангаситов;
§  сверхпроводников;
§  органических полупроводников;
§  органических красителей;
§ гидрофталатов щелочных металлов;
§ краун-эфиров и комплексных соединений на их основе.

2. Структурный анализ минералов и синтетических кристаллов с модулированной структурой методами (3+d)D кристаллографии.

3. Рентгенодифракционные исследования кристаллических материалов при экстремальных внешних воздействиях (высоких и низких температурах, высоких давлениях в камерах с алмазными наковальнями). В рамках данного научно-исследовательского направления изучают фазовые переходы в:
§  кристаллах-суперпротониках;
§  боратах, высших боридах;
§  редкоземельных молибдатах;
§  лангаситах;
§  сверхпроводниках;
§  гидридах;
§ халькогенидах.

4. Методические исследования в целях повышения качества сбора и обработки экспериментальных данных. В рамках данного научно-исследовательского направления реализуются и совершенствуются уникальные методы получения и обработки дифракционных данных, разрабатывается программное обеспечение.

5. Разработка высокотемпературных мономолекулярных магнитов.
В рамках данного научно-исследовательского направления идет разработка теоретических основ создания единичных молекул, способных сохранять намагниченность благодаря медленной магнитной релаксации, в тесном сотрудничестве с синтетиками и экспериментаторами.

6. Теоретические исследования сильной магнитной анизотропии в кристаллах и молекулах, содержащих магнитные центры с ненулевым орбитальным моментом.
В рамках данного научно-исследовательского направления разрабатывают теорию анизотропных магнитных взаимодействий в кристаллах и молекулах, содержащих магнитные центры с ненулевым орбитальным моментом.

7. Исследования объектов культурного наследия.
В рамках данного научно-исследовательского направления с высокой степенью детализации исследуют керамические изделия, кровельную черепицу, орудия труда, украшения и другие археологические находки с использованием современных методов диагностики материалов (рентгеноструктурного, рентгенофазового, рентгенофлуоресцентного анализа в сочетании с методами электронной и оптической микроскопии).
Такой подход открывает возможности более точной атрибутизации, классификации и локализации мест производства фрагментов античных изделий.