Отдел создан в 1985 г. на базе лаборатории атомной структуры поверхности, входившей в состав отдела физики металлических поверхностей. Руководит отделом д-р физ.-мат. наук, профессор М.А. Васильев. Основное научное направление отдела - исследование статических и динамических дефектов поверхности и приповерхностных слоев в нанометровом диапазоне.
   Новый качественный скачок в развитии представлений о строении как самой верхней поверхностной плоскости, так и ближайшей к ней приповерхностной зоны вплоть до объёмной решётки, связан с созданием в отделе нового экспериментального комплекса, соответствующего мировому уровню. Комплекс включает следующие высоковакуумные методы: дифракцию медленных электронов, дифракцию быстрых электронов, спетроскопию рассеяния медленных ионов, электронную оже-спектроскопию, спектроскопию характеристических потерь энергии электронов, спектроскопию пороговых потенциалов, масс-спектрометрию вторичных ионов. С помощью данного комплекса и оригинальных методических разработок, широко использующих систему автоматизации на базе микро-ЭВМ, анализируются следующие характеристики поверхности металла: геометрические параметры и симметрия поверхностной решётки, включая её реконструкцию и релаксацию; дебаевские температуры, среднеквадратичные тепловые смещения атомов; коэффициент термического расширения; химический состав и другие физико-химические и электронные свойства. Послойные характеристики регистрируются с субнанометровым разрешением в диапазоне температур от комнатной до 1500 К.
   Экспериментальные и теоретические работы отдела направлены прежде всего на получение новых фундаментальных данных о влиянии нагрева в вакууме и низкоэнергетической ионной бомбардировки на состав, кристаллическую структуру и динамические характеристики на глубину нескольких атомных слоев поверхностной зоны ферромагнитных кристаллов и сплавов, в объёме которых протекают переходы типа порядок - беспорядок и магнитные превращения, а также направленных на установление физической природы явления поверхностной сегрегации в сплавах на основе переходных металлов.
   Работы прикладного характера связаны с проведением послойного физико-химического анализа поверхности материалов и тонких плёнок с субнанометровым разрешением, с разработкой способов низкотемпературной ионно-плазменной модификации свойств поверхности, с нанесением защитных покрытий.
   В последние годы при исследовании свойств поверхности монокристаллов ферромагнитных металлов и сплавов системы Fe-Ni и Co-Ni получены важные результаты:
   — обнаружены ферромагнитные аномалии в рассеянии медленных электронов и тепловом расширении поверхностной решётки для монокристаллов никеля и сплава FeNi₃. Теоретически показано, что в области магнитного фазового перехода рассеяние на магнитной подсистеме преобладает над рассеянием на тепловых колебаниях решётки (М.А. Васильев, С.Д. Городецкий, М.Б. Шевченко);
   — для атомно-чистых поверхностей монокристаллов Ni, Fe, Fe₃Ni, FeNi₃, CoNi₃, CoNi определены послойные значения температуры Дебая, среднеквадратичных смешений атомов, коэффициента теплового расширения, релаксации гармонической и ангармонической компонент сил межатомного взаимодействия (М.А. Васильев, С.Д. Городецкий, А.Г. Блащук);
   — экспериментально доказан и теоретически обоснован немонотонный характер температурной зависимости и послойного перераспределения компонентов, обусловленный протеканием в объёме кристалла и в поверхностных слоях ферромагнитного сплава Fe-Ni магнитного превращения и фазового перехода типа порядок-беспорядок (М.А. Васильев, Л.Н. Бабанская, С.Д. Городецкий, А.М. Бобырь, А.М. Мосейчук, А.Г. Блащук);
   — обнаружен термо- и радиационно-стимулированный фазовый переход ГЦКRГПУ в поверхностном слое монокристалла CoNi (100), вызванный сегрегационными процессами (М.А. Васильев, С.Д. Городецкий, А.М. Мосейчук).
   В отделе выполняются также исследования механизма физико-химического состояния металлических поверхностей в результате бомбардировки их ионами инертных и активных газов и на этой основе предложены новые способы модификации химических и физических свойств поверхности материалов (М.А. Васильев, И.Н. Макеева, А.М. Шалаев).
   Получены принципиально важные результаты по корреляции параметров структуры и физических свойств поверхности, определяемых радиационными дефектами, с радиационно-стимулированными процессами в объёме металлических сплавов (А.М. Шалаев, И.Н. Макеева).
   В последнее время широко ведутся работы по изучению строения и свойств поверхности высокотемпературных сверхпроводников (А.М. Васильев, В.В. Мартынюк, И.Н. Макеева, М.В. Бакунцева).