Наряду с учебно-образовательной деятельностью, значительное место в деятельности преподавателей и сотрудников кафедры занимают научные исследования в различных направлениях (отраслях) радиофизики, электроники, наноэлектроники, космофизики, радиотехники и автоматизации. В настоящее время научно-исследовательская работа на кафедре ведется по следующим основным направлениям:

I.Основные направления научных исследований в области наноэлектроники (лаборатория «Графеновые нанотехнологии»):

-получение графена из графита химическим способом в жидкой суспензии;

-создание графеновых пленок методом плазмохимического осаждения из газовой фазы;

-получение графеновой бумаги;

-получение нанокомпозитных полимерных материалов с добавкой графена.

-формирование элементов приборных структур (создание запрещенной зоны в графене, графеновых проводящих лент, обработки подложки, нанесения металлических электродов, формирование контактных площадок и др.) и изготовление электронных приборных структур на их основе (транзисторных структур, структур с плавающим графеном);

-исследование воздействия плазмо-химического травления на углеродные материалы (графит, графен и др.), модификация поверхностных свойств различных материалов в плазме, создание рельефных элементов (канавок, ямок, потенциальных барьеров), получение графена методом утонения тонких слоев графита;

-проведение фундаментальных научных исследований структурных свойств графеновых пленок методами атомно-силового и сканирующего туннельного микроскопа, спектроскопии комбинационного рассеяния;

-экспериментальные работы по функционализации графена с целью получения уникальных свойств графеновых пленок;

-исследование электрофизических характеристик тонкослойных графеновых приборных структур;

-теоретическое моделирование и расчет характеристик графеновых пленок и структур.

II. Экспериментальные научно-исследовательские работы по энергетическому анализу полевых эмиссионных источников электронов. Совместные научные исследования с факультетом Прикладной математики и процессов управления (ПМ-ПУ) Санкт-Петербургского Государственного университета по созданию безлинзового осевого электронно-голографического микроскопа.

III. Исследование процессов распространения радиоволн в неоднородных средах в интересах развития и разработки новых методов дистанционного зондирования;

IV. Нейронные сети и разработка программного обеспеченя для нейронных сетей;

V. Разработка информационных систем, прикладного программного обеспечения  и средств автоматизации;

VI. Исследование алгоритмов обработки и преобразования аудиосигналов;

VII. НИР, проводимая лабораторией «Центр трехмерного моделирования и виртуальной реальности». Задачи, которые стоят перед лабораторией:

"Дополненная реальность в образовании". Задача по разработке новых, актуальных образовательных продуктов и стандартов (учебных курсов, пособий и лабораторных практикумов, электронных ресурсов) на основе технологии дополненной реальности. Разработка учебных комплексов для школьного образования. 
"Цифровое производство и 3D технологии". Задача по созданию образовательных ресурсов по трехмерному моделированию и печати, цифровому производству для естественно-научных и технических дисциплин."3D технологии в медицине и палеонтологии". Задача реализации НИР и ОКР в области медицины, палеонтологии.