Materiaalitutkimuksen ja nanotieteiden ohjelman opinnoissa perehdytään syvällisesti omaan erityisalaan, mutta hankitaan myös laaja näkemys materiaalitutkimuksesta yleisemmin. Käytettävät tutkimusmenetelmät ovat sekä kokeellisia että laskennallisia. Ohjelma on laaja-alainen mikä mahdollistaa yksilöidyt opintokokonaisuudet. Tohtoriohjelmassa on mukana tutkimusryhmiä fysiikasta, kemiasta ja farmasiasta. Tohtorin tutkinto voidaan suorittaa kokeellisessa materiaalifysiikassa, epäorgaanisessa materiaalikemiassa, farmaseuttisessa kemiassa, nanotieteissä, polymeerimateriaalien kemiassa, molekyylispektroskopiassa, biofysiikassa, lääketieteellisessä fysiikassa, laskennallisessa materiaalifysiikassa, laskennallisessa materiaalikemiassa, elektroniikassa ja teollisissa sovelluksissa. Väitöskirjat tehdään pääsääntöisesti edellä mainittujen alojen tutkimusryhmissä mikä takaa yksilöllisen ohjauksen.