Кафедра фундаментальной и прикладной физики микро- и наноструктур объединяет исследовательский потенциал ученых МФТИ и ВНИИА им. Н. Л. Духова. Кафедра готовит специалистов в области квантовой и прикладной оптики, электронных свойств новых квантовых и функциональных материалов, сверхпроводимости, квантовых вычислений, мезоскопики, а также перспективных вычислительных методов, автоматизации, конструирования и проектирования.

В базовой организации кафедры — ВНИИА им. Н. Л. Духова — развернуты комплексные фундаментальные и прикладные исследования по целому ряду перспективных направлений, таких как квантовые технологии, сверхпроводимость, квантовая наноплазмоника, новые материалы и т. д. Значительные средства вкладываются в расширение экспериментальной и технологической базы: лаборатории института оснащаются новейшим уникальным оборудованием. Особенностью организации исследований и разработок является максимальная интеграция эксперимента, теории и технологий.

Вторая базовая организация кафедры — Центр перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ — научно-исследовательская платформа, развиваемая по инициативе лауреата Нобелевской премии по физике, выпускника МФТИ Андрея Гейма.