Основные направления:

1. Теоретическое и экспериментальное исследование дифракции рентгеновского и гамма-излучения в упруго деформированных кристаллах.
2. Изучение физических явлений, сопровождающих динамическую дифракцию электронов и нейтронов в изогнутых и плоских кристаллах.
3. Исследование электронной структуры редкоземельных элементов и актинидов в химических соединениях, кристаллах и ВТСП-керамиках методом измерения химических смещений рентгеновских линий.
4. Исследование зарядовых радиусов ядер по изотопическим смещениям рентгеновских линий.
5. Исследование сверхтонких смещений рентгеновских линий, возбуждаемых в различных процессах и измерение мультипольных моментов ядер.
6. Исследование рентгеновских спектров адронных атомов.
7. Исследование каналирования элементарных частиц в изогнутых монокристаллах.

   Созданы уникальные в мировой практике кристалл-дифракционные приборы, при помощи которых обнаружен ряд новых эффектов, нашедших широкое применение в различных областях: от физики и химии конденсированного состояния до физики ядра и элементарных частиц.

   Развитие теории упругой квазимозаичности и теории дифракции в упруго деформированных кристаллах дало уникальную возможность регулировать в пределах нескольких порядков светосилу и разрешение приборов путем выбора соответствующих кристаллографических плоскостей, толщины и радиуса изгиба кристаллов. Это позволило создавать спектрометры, параметры которых оптимальны для поставленной задачи. Рентгеновские и гамма-спектрометры рекордно высокого разрешения нашли широкое применение в ядерной и мезорентгеновской спектроскопии. Рентгеновские спектрометры высокой светосилы - в спектроскопии малых энергетических смещений (химических, изотопических и сверхтонких) рентгеновских линий (абсолютная точность измерений ~1 мэВ, относительная - ~10^-7).

   Были проведены исследования электромагнитного излучения электронов при динамической дифракции в монокристаллах. Был предсказан новый тип электромагнитного излучения, названный маятниковым, аналогичный излучению движущихся в преломляющей среде мультиполей.

   Проведены исследования по динамической дифракции нейтронов как в плоских, так и в изогнутых совершенных монокристаллах.Теоретически предсказано наличие сильного электрического поля (до 10⁹ В/см), действующего на нейтрон при дифракции в нецентросимметричном кристалле. Это поле измерено в опыте по динамической дифракции поляризованных нейтронов в совершенном кристалле Предложен и детально разработан новый эксперимент по поиску ЭДМ нейтрона при дифракции в нецентросимметричном кристалле на уровне точности 10^-25 е·см.

   Приоритет научных результатов школы признан во всем мире. В Калифорнийском технологическом институте (США) построены кристалл-дифракционные спектрометры, в которых использовались рекомендуемые в работах школы кристаллографические плоскости и ориентации вырезки кристаллов. На них ведутся исследования химических и изотопических смещений рентгеновских линий по разработанной школой методике. Тем же методом измеряются сверхтонкие смещения рентгеновских линий, возбуждаемых при К-захвате.

   Аналогичные кристалл-дифракционные спектрометры были построены также в ЦЕРНе и Юлихе (Германия), в них также широко использовались результаты школы.

   Был разработан спектрометр для химического факультета СПбГУ, где он был построен и используется для исследования химических и изотопических смещений рентгеновских линий К- и L-серии.

   В значительной мере полученные результаты были использованы при создании кристалл-дифракционного гамма-спектрометра в ILL (Гренобль, Франция).

   В Гатчине были созданы кристалл-дифракционные спектрометры для исследования адронных атомов, на одном из которых были проведены измерения массы пиона и исследования легких пионных атомов в ПИЯФ и измерения масс K-мезона и сигма-гиперона в ИФВЭ (Серпухов), на втором - на мезонной фабрике в PSI (Швейцария) исследовались пионные атомы.

   Методика, в которой исследуемый образец, помещенный в прямой пучок ускорителя, одновременно является мезообразующей мишенью и источником мезорентгеновского излучения, повысила выход адронных атомов на несколько порядков, а мишень получила мировое признание под названием Гатчинской.

   Установка по каналированию была использована для постановки эксперимента во FNAL (США) по измерению магнитного момента сигма-гиперона.

   Исследования по фокусировке пучка при каналировании в монокристалле вызвали широкий резонанс и получили развитие в ИФВЭ (Серпухов) и во FNAL (США).