Основным научным направлением отдела является исследование механизмов образования и эволюции радиационных дефектов в процессе и после облучения (в частности, при послерадиационном отжиге), на атомно-масштабном уровне.

В состав отдела входят две лаборатории:

Лаборатория №321 оснащенная современным оборудованием - просвечивающим электронным микроскопом, атомно-зондовыми томографами и атомно-силовыми микроскопами. Данные приборы позволяют получать комплексную информацию о наноразмерных особенностях в исследуемых материалах и их поверхностях.

Лаборатория №322 занимается исследованиями материалов при помощи позитронной спектроскопии в области радиационной физики и химии радиационных сред, которая основана на изучении особенностей процессов аннигиляции позитронов в исследуемых средах.

Опытно-экспериментальной база отдела включает в себя следующее экспериментальное оборудование:

• Атомный зондовый томограф с лазерным испарением ПАЗЛ-3D (Собственной разработки)
• Оптический томографический атомный зонд (производство фирмы CAMECA)
• Сканирующие зондовые микроскопы оригинальной конструкции. Адаптированы к работе с «активными» материалами
• Сканирующий зондовый микроскоп фирмы Veeco