โครงการ PSURE มีหัวข้อวิจัยในเชิงทฤษฎี การทดลอง และการสร้างแบบจำลอง โดยแบ่งเป็น 12 กลุ่มวิจัยหลักดังนี้ รายละเอียดพอสังเขปของแต่ละหัวข้อวิจัยสามารถดูได้ข้างล่าง

กลุ่มวิจัย Applied Optics & Lasers Applications (การทดลอง ทฤษฎีและการสร้างแบบจำลอง)

• Research topics include the design of waveguides based on photonic crystal structures, the applications of interferometric techniques for thin film measurement and the force sensing applications using the long period fiber grating structure.
• คณาจารย์ในกลุ่มวิจัยนี้ได้แก่ ผศ. ดร. รัชภาคย์ จิตต์อารี, ผศ. ดร. ขวัญ อารยะธนิตกุล, ผศ. ดร. นฤมล เอมะรัตต์, ผศ. เชิญโชค ศรขวัญ

กลุ่มวิจัย Astrophysics & Space Physics (ทฤษฎีและการสร้างแบบจำลอง)

• Operating and analyzing data from the Princess Sirindhorn Neutron Monitor at Doi Inthanon, along with other data sources, to measure the cosmic ray flux and spectrum; theory and computer simulations of plasmas, including the trajectories of energetic particles and random magnetic field lines in space; analyzing data from the Fermi Gamma-ray Space Telescope; conducting optical and near-infrared observations and data analysis of galaxies at high redshifts.
• คณาจารย์ในกลุ่มวิจัยนี้ได้แก่ ศ. ดร. เดวิด จอห์น รูฟโฟโล, ผศ. ดร. สุรพงษ์ อยู่มา, ผศ. ดร. วฤทธิ์ มิตรธรรมศิริ, อ. ดร. อเลฮานโดร ซาอีส ริเวรา, อ. ดร. เพชระ ภัทรกิจวานิช
• ตัวอย่างหัวข้อวิจัยสำหรับภาคฤดูร้อน
• The trajectories of energetic particles and random magnetic field lines in space (ศ. ดร. เดวิด จอห์น รูฟโฟโล)
• Spectroscopic data reduction (ผศ. ดร. สุรพงษ์ อยู่มา)
• Spectrum of Cosmic Rays detected at the Princess Sirindhorn Neutron Monitor station (ผศ. ดร.วฤทธิ์ มิตรธรรมศิริ)

กลุ่มวิจัย Biological Physics (การทดลอง ทฤษฎีและการสร้างแบบจำลอง)

• Dynamics of infectious diseases, Physics of drug resistance evolution, Human mobility models, Protein dynamics, Cancer research, Nanobiophysics, Modelling & simulations.
• คณาจารย์ในกลุ่มวิจัยนี้ได้แก่ รศ. ดร. วรรณพงษ์ เตรียมโพธิ์, ผศ. ดร. ชรินทร์ โหมดชัง, ผศ.ดร. นรินทร์ ณัฐวุฒิ
• ตัวอย่างหัวข้อวิจัยสำหรับภาคฤดูร้อน
• Modeling disease spreading on complex networks (ผศ. ดร. ชรินทร์ โหมดชัง)
• Modeling spatio-temporal trajectories of human mobility (ผศ. ดร. ชรินทร์ โหมดชัง)
• Biophysical research on nanomaterial based waste water treatment (รศ. ดร. วรรณพงษ์ เตรียมโพธิ์)

กลุ่มวิจัย Condensed Matter Physics (การทดลอง ทฤษฎีและการสร้างแบบจำลอง)

• Strongly correlated electron systems; tunnelling junctions and spintronics; electron transport in semiconductor devices; Mossbauer spectroscopy of magnetic materials; electronic structures of ferroelectric materials, rare earth nitrides, transition metal nitrides, and two dimensional materials; quantum magnetism, Low-dimensional electron systems, Spin-charge separation, Quantum wells wires and dots, Tomonaga-Luttinger liquid, Quantum shot noise, Semiconductor nano structures, Graphene, Carbon nanotubes, Magnetic Semiconductors, Magnetic Heterostructures, Magnetocrystalline Anisotropy, Planar Hall Effect.
• คณาจารย์ในกลุ่มวิจัยนี้ได้แก่ รศ. ดร. กิตติวิทย์ มาแทน, ผศ. ดร. มัลลิกา ซื่อวัฒนะ, อ. ดร. อัศวิน สินทรัพย์, อ. ดร. กริษณุ ทิวากรศศิธร, อ. ดร. ทวีนันท์ เชี่ยวชาญชำนาญกิจ, อ. ดร. ยอดชาย จอมพล
• ตัวอย่างหัวข้อวิจัยสำหรับภาคฤดูร้อน
• Single-crystal growth of magnetic materials, low dimensional magnets, and quantum magnets (รศ. ดร. กิตติวิทย์ มาแทน)
• Magneto-optical Kerr effect (MOKE) (อ. ดร. กริษณุ ทิวากรศศิธร)
• Mossbauer effect (อ. ดร. กริษณุ ทิวากรศศิธร)

กลุ่มวิจัย Geophysics (การทดลอง ทฤษฎีและการสร้างแบบจำลอง)

• Electromagnetic induction in the Earth; geophysical modelling and inversion; computational geophysics; geothermal exploration; earthquake seismology; exploration seismic tomography; shallow and environmental geophysics; Earth's magnetic field.
• คณาจารย์ในกลุ่มวิจัยนี้ได้แก่ รศ. ดร. วีระชัย สิริพันธ์วราภรณ์, อ. ดร. ชัยวุฒิ บุญญศิริวัฒน์, อ. ดร. ภูวิศ อมาตยกุล, อ. ดร. สุทธิพงษ์ น้อยสกุล

กลุ่มวิจัย Nanotechnology (การทดลอง ทฤษฎีและการสร้างแบบจำลอง)

• Biosensors using SPR; QCM, electrochemical methods and nanomaterials; bioanalytical; organic LED synthesis, fabrication, simulation, and optimization; Thin film coating using sputtering, spin-casting, and LB; nanomaterials, nanocomposites, synthesis of nanoparticles; smart and precision farming; flexible electronics; molecular electronics; nanotechnology research incubation, start up.
• คณาจารย์ในกลุ่มวิจัยนี้ได้แก่ ผศ. ดร. ธนากร โอสถจันทร์, รศ. ดร. สมศักดิ์ แดงติ๊บ, ผศ. ดร. ธีรเกียรติ์ เกิดเจริญ, ผศ. ดร. เติมศักดิ์ ศรีคิรินทร์
• ตัวอย่างหัวข้อวิจัยสำหรับภาคฤดูร้อน
• Plasma materials interactions (รศ. ดร. สมศักดิ์ แดงติ๊บ)

กลุ่มวิจัย Nonlinear Systems (ทฤษฎีและการสร้างแบบจำลอง)

• Solitons and nonlinear wave existence and stability; solitary wave formation and interaction; reaction-diffusion systems; fractals; chaos; ecosystems; complex systems.
• คณาจารย์ในกลุ่มวิจัยนี้ได้แก่ รศ. ดร. ไมเคิล อเลน (Assoc. Prof. Dr. Michael A. Allen)

กลุ่มวิจัย Optical & Quantum Physics (การทดลอง ทฤษฎีและการสร้างแบบจำลอง)

• Conducts research on quantum systems and quantum optics. Topics of interests cover a broad spectrum of these subjects including, but not limited to, single photon generation, single photon and entangled photon phenomena, photon-phonon interactions, quantum information with optic platform, quantum cryptography and applications, random generator, quantum properties of materials, and optical metrology. Methods of investigation consist of theoretical study, computational simulation, and experiments with optics.
• คณาจารย์ในกลุ่มวิจัยนี้ได้แก่ อ. ดร. วิทูร ชื่นวชิรศิริ, ผศ. ดร. พิเชษฐ กิจธารา, อ. ดร. วิศิษฐ์ สิงห์สมโรจน์, ผศ. ดร. มัลลิกา ซื่อวัฒนะ, อ. ดร. อัศวิน สินทรัพย์, อ. ดร. สุจินต์ สุวรรณะ
• ตัวอย่างหัวข้อวิจัยสำหรับภาคฤดูร้อน
• Effects of Critical Current Fluctuation in Josephson Junction Flux Qubits (อ. ดร. สุจินต์ สุวรรณะ)
• Dynamics and Decoherence of Quantum Open Systems (อ. ดร. สุจินต์ สุวรรณะ)
• Spectroscopy Method (อ. ดร. วิทูร ชื่นวชิรศิริ)

กลุ่มวิจัย Physics Education (การทดลอง ทฤษฎีและการสร้างแบบจำลอง)

• Conceptual understanding; active learning; teaching strategies, media and assessment.
• คณาจารย์ในกลุ่มวิจัยนี้ได้แก่ ผศ. ดร. ขวัญ อารยะธนิตกุล, ผศ. ดร. รัชภาคย์ จิตต์อารี, ผศ. ดร. นฤมล เอมะรัตต์, ผศ. เชิญโชค ศรขวัญ

กลุ่มวิจัย Theoretical and Mathematical Physics (ทฤษฎีและการสร้างแบบจำลอง)

• Mathematical physics; foundation of quantum mechanics; measurement problem; quantum field theory; non-equilibrium statistical mechanics; spectral theory.
• คณาจารย์ในกลุ่มวิจัยนี้ได้แก่ อ. ดร. อุดม รอบคอบม, อ. สุจินต์ วังสุยะ, อ. ดร. สุจินต์ สุวรรณะ
• ตัวอย่างหัวข้อวิจัยสำหรับภาคฤดูร้อน
• Anderson localization (อ. ดร. สุจินต์ สุวรรณะ)
• Photon-photon scattering (อ. ดร. อุดม รอบคอบ)

กลุ่มวิจัย Experimental Atomic Physics (การทดลอง ทฤษฎีและการสร้างแบบจำลอง)

• Cold atoms spectroscopy, atomic clock.
• คณาจารย์ในกลุ่มวิจัยนี้ได้แก่ อ. ดร. ธเนศ พฤทธิวรสิน
• ตัวอย่างหัวข้อวิจัยสำหรับภาคฤดูร้อน
• Optical Pumping (อ. ดร. ธเนศ พฤทธิวรสิน)

หัวข้อวิจัยอื่น (การทดลอง และการสร้างแบบจำลอง)

• Image and signal processing; scientific computing; medical physics.
• คณาจารย์ในกลุ่มวิจัยนี้ได้แก่ อ. ดร. ชัยวุฒิ บุญญศิริวัฒน์, อ. ดร. ทวีนันท์ เชียวชาญชำนาญกิจ
• ตัวอย่างหัวข้อวิจัยสำหรับภาคฤดูร้อน
• Optical Scope for Retina Disease Diagnosis (อ. ดร. ทวีนันท์ เชียวชาญชำนาญกิจ)
• Seismic Imaging (อ. ดร. ชัยวุฒิ บุญญศิริวัฒน์)