Физика молекулярных систем - это физика на масштабах от 1 Å до 100 мкм.

Основные направления научной и инновационной деятельности:

• Проблемно-ориентированные  исследования  структурно-динамических  свойств сложных молекулярных систем. 
• Агрегация пептидов и ее связь с нейродегенеративными заболеваниями. 
• Особенности  структурно-динамических  свойств  тяжелых  нефтей  и  битумов  в  блоке  и в пористых средах.
• Разработка  приложений  ЯМР  подходов  к  решению  проблем  медицинской  физики  и биотехнологии.
• Структура пористых и нанопористых систем, а также фазовое и структурно-динамическое состояние флюидов в них.
• Разработка и тестирование новых лекарственных средств, а также контрастных веществ.
• Исследования in-vivo мелких животных методом ЯМР-томографии.
• Разработка и совершенствование методик и аппаратуры ЯМР по областям применения.

На кафедре выполняются работы, как по исследовательским, так и по прикладным проектам, включая сотрудничество с отечественными и зарубежными компаниями высокотехнологической и наукоемкой сферы (Schlumberger limited, Simiens).

С 2010 года по заказу министерства образования РФ и сервисной компании ООО "ТНГ-Групп" коллектив кафедры совместно с сотрудниками кафедры квантовой электроники и радиоспектроскопии работает над выполнением крупного проекта НИОКР по разработке скважинного прибора ядерного магнитного каротажа (ЯМК) в сильном поле, а также лабораторного и мобильного вариантов прибора ЯМР "Керн", предназначенных для исследования полноразмерных кернов (http://kpfu.ru/tng-218_108712.html). Результаты работ защищены отечественными и зарубежными патентами.