Die seit vielen Jahren etablierten Forschungsthemen am Institut beschäftigen sich mit der Untersuchung von Halbleiter-Nanostrukturen sowie mit elektrischen Transportphänomenen in diesen. In jüngerer Zeit sind neue Schwerpunkte im Bereich photonischer Kristalle, organischer Schichten, sowie seit Anfang 2009 auch biologische, biomimetische und nanoporöse Systeme dazugekommen. Die Methodenkompetenz des Instituts liegt im Bereich von Strukturuntersuchungen mit Rastersondentechniken und mit Streumethoden, letztere insbesondere auch unter dem Einsatz von Synchrotronstrahlung und Neutronen. Weitere Expertisen sind Tieftemperatur-Transportmessungen, Mikrowellen- & IR-Spektroskopie, Kontaktwinkelmessungen, Herstellung kristalliner Schichten mittels organischer Molekularstrahlepitaxie und Hot-Wall-Epitaxie sowie theoretische Modellierung und  Simulation.