Cформулирована и обоснована система научных положений, в совокупности составляющих новое перспективное направление в физической химии и кристаллохимии. В результате анализа большого экспериментального материала им было обнаружено явление локализации гидрофильных и гидрофобных областей в кристаллах органических соединений и разработан новый модельный подход к анализу строения кристаллов органических соединений. Данный подход основывается на принципе максимальной локализации в кристаллах гидрофильных и гидрофобных областей.  Установлена взаимосвязь объемной доли гидрофильных и гидрофобных фрагментов молекул с образующимся в кристалле морфологическими типами супрамолекулярных структур, проанализировал взаимосвязь между типом образующихся в кристаллах надмолекулярных структур и симметрией кристаллов. Он показал преимущество данного подхода по сравнению с известными моделями описания строения кристаллов и его прогностический потенциал. Предложенная  модель позволяет прогнозировать морфологический тип образующихся в кристалле супрамолекулярных структур для соединений, не выделенных в кристаллическом виде. Прогноз строится на основе расчета распределения гидрофильных и ги­дро­фобных фрагментов в молекуле и вычисления отношения их объемных долей. Показана применимость предложенной модели для расшифровки кристаллических структур по данным метода порошковой рентгеновской дифракции, для анализа супрамолекулярной структуры и упаковки в кристаллах органических соединений различных классов и типов.

    Разработаны и активно используются оригинальные методики комплексного использования малоуглового рентгеновского рассеяния и порошковой рентгеновской дифракции для исследования процессов самоассоциации молекул в растворах и возникновения кристаллической упорядоченности в ряду макроциклических, гетероциклических и макрогетероциклических соединений. С использованием данных методик Губайдуллиным А.Т. в соавторстве выполнены серии исследований, посвященных изучению строения и особенностей кристаллохимии хиральных производных эфиров глицерина; строению и свойствам кристаллических фосфорорганических соединений; особенностям полиморфных и псевдополиморфных превращений, индуцированных растворителями, в гетероциклических соединениях на основе хиноксалинов, бензимидазолов и бензодиазепинов; инженерии кристаллов органических производных фуллерена; анализу фазовой и дисперсной структуры наночастиц металлов и их нанокомпозитов, электрохимически синтезированных в жидкой фазе; структурной характеризации наночастиц для таргетной медицины на основе комплексов металлов. Исследованные классы соединений находят широкое практическое применение как лекарственные препараты, красители, катализаторы технологических процессов, компоненты новых функциональных материалов и элементов молекулярной электроники, и установление корреляций «структура – свойство» для них является определяющим фактором их использования.