• Исследования процессов взаимодействия лазерного излучения экстремально высокой интенсивности с квантовыми системами, плазмой, элементарными частицами и вакуумом.
• Разработка программы экспериментальных исследований на лазерных установках петаваттной и более высокой мощности, включая PEARL, XCELS, ELI и Apollon

• Электронное и электрон-фононное взаимодействие в низкоразмерных перспективных материалах.
• Оптимизация сверхпроводящих характеристик высокотемператруных сверхпроводников (ВТСП) с наличием дефектов.
• Аналитическое описание сверхтекучих состояний в ВТСП и TMDC материалах.
• Модель одномерного метаматериала на основе решетки волноводов с конкурирующими нелинейными показателями преломления

Проведение исследований по управляемому термоядерному синтезу (УТС) с магнитным удержанием в поддержку российских и международных крупнейших токамаков (ИТЭР, Т-15МД, ТРТ). Создание первого в России учебного ВУЗовского токамака MEPhIST в НИЯУ МИФИ позволит проводить исследования с привлечением студентов, начиная с младших курсов, оперативно испытывать новые решения в области диагностики плазмы, взаимодействия плазмы со стенкой в токамаках. Работы по данному направлению позволят вывести уровень подготовки специалистов по УТС на качественно новый уровень.

Реализация исследовательской программы по физике высокой плотности энергии на уникальных лазерных установках класса мега-сайнс. Создание в НИЯУ МИФИ пользовательского (user facility) многофункционального лазерного комплекса мульти-килоджоульной энергетики МЛК ELF и передовой диагностической базы, формирование на этой основе в Университете Международного научно-исследовательского и образовательного центра для обеспечения лидерства в области фундаментальных и прикладных исследований в физике экстремального состояния вещества, лазерного термоядерного синтеза, лабораторной астрофизики, развития методов лазерного ускорения заряженных частиц.

Объединение усилий лабораторий МИФИ и внешних орагнизаций в области  плазменных и лазерных технологий создания материалов, устойчивых к эстермальным воздействиям, что позволит создать в Университете Международный научно-исследовательский и образовательный центр и обеспечит Университету лидирующие позиции в области фундаментальных и прикладных исследований в этой области.

Исследования и разработки в области плазменных космических двигателей. Разработка, исследования и испытания прототипов плазменных двигателей различного уровня тяги для нужд космической отрасли

Разработка физических основ технологии получения тонких пленок и гетероструктур для перспективных устройств в сфере высокоэффективной энергетики (радиоизотопные источники питания, топливные элементы, водородная энергетика, гетерогенный катализ).

Создание уникального инновационного комплекса новых способов и устройств для накопления и транспортировки энергии на основе сверхпроводниковых технологий «Энергетический кластер» , включающий в себя разработку и реализацию энергосберегающих сверхпроводниковых устройств генерации, накопления и транспортировки энергии Получение новых результатов мирового уровня в области фундаментальных и прикладных исследований в физике сверхпроводимости.

Разработка плазменных и лазерных технологий, обеспечивающих повышение ресурса и надежности оболочек тепловыделяющих элементов ядерных реакторов с водным и жидкометаллическим теплоносителем, что позволит Университету стать мировым поставщиком технологических решений для развития современных реакторов и создания реакторов нового поколения в России и за рубежом.

Аналитические и численные, фундаментальные и прикладные исследования многомасштабных физических процессов в экстремальных условиях эксплуатации изделий, включая построение физико-математических моделей, исследование аналитических свойств этих моделей, разработку на их основе комплексов программ для высокопроизводительных вычислительных систем с целью достижения лидерских позиций при решении приоритетных задач ГК «Росатом» и получения новых данных мирового уровня.

Ускорители электронов и ионов для научных и прикладных задач. Проведение исследований и разработка новых радиационных технологий для медицины, фармакологии, продовольственной безопасности, создания и изучения новых материалов, экологии

Исследование, разработка и экспериментальная апробация методов построения высокопроизводительных фотонных систем нового поколения, в том числе: оптико-цифровых  интеллектуальных дифракционных систем с пропускными способностями обработки на уровне десятков гигабит в секунду и аналого-цифровых систем микроволновой фотоники (радиофотоники), с  частотами передаваемых/обрабатываемых сигналов до 100 ГГц.

Исследование и разработка цифровых и нейросетевых методов формирования и детектирования временных и пространственных световых распределений в таких системах. Разработка практических архитектур и схемотехнических решений.

Формирование научного и технологического базиса в области квантового интерфейса света с веществом для разработки квантовых гравиметров но основе стандартов времени и частоты.