• атомна структура і термодинаміки недосконалостей в високолегованих сталях і сплавах. Тонка структура планарних дефектів і розподіл легуючих елементів на недосконалостях цього типу. Стійкість кристалічної структури в недосконалій граткі і зародження мартенситної фази в високолегованих сталях;
• тонка структура внутрішніх поверхонь в металах і сплавах і мікросегрегаціі на них;
• структура недосконалостей і розподіл легуючих елементів в сталях і сплавах після динамічних впливів;
• електронна структура недосконалостей і енергія зв'язку легких елементів з матрицею і фазами виділення в високолегованих сплавах;
• лабораторія виконує також дослідження за плановою тематикою інших підрозділів Інституту в області аморфних матеріалів, нано матеріалів, ВТСП-керамік, напилених плівок, мікроелектроніки, зварювання металів, вибухової обробки та інших галузях сучасної науки і наукомістких технологій.

Лабораторія обладнана аналітичною електронно-мікроскопічною системою високої роздільної здатності JEM-2000FXII виробництва "JEOL" (Японія), забезпечена рентгенівським дисперсійним спектрометром AN10000/95S, LZ5 детектором з UTW-вікном, розрахованим на аналіз легких елементів від В (Z = 5) і спектрометром енергетичних втрат електронів, растровим електронним мікроскопом VEGA 3 SBU Tescan (Чехія) з енергодисперсійним спектрометром Bruker Nano та великою кількістю пристроїв для підготування проб зразків.