Многоуровневое моделирование сложных сред (включая геологические); научные основы формирования неравновесных структур при создании покрытий; нелинейные эффекты; динамика деформирования и разрушения твердых тел; компьютерное моделирование синтеза наноструктур и исследование их отклика на высокоэнергетические воздействия; изучение возможностей использования наноструктур в наноробототехнике.