Oddělení optických a biofyzikálních systémů provádí špičkový výzkum v oblastech inovativních povrchových materiálů, bio-medicinálních aplikací a pokročilých optických technik. Nabízí flexibilní vzdělávací programy, vedoucí jak k titulu v oboru fyzika/optika tak v oboru biofyzika. Mezi nejpokročilejší techniky používané v oddělení 21 patří unikátní ellipsometrický systém a moderní optický super-resoluční mikroskop.

Do oddělení optických a biofyzikálních systémů spadá 45 členů týmu a celkem 4 laboratoře - Laboratoř funkčních biorozhraní, Laboratoř biofyziky, Laboratoř depozice tenkých vrstev pulzním laserem a Laboratoř oxidů.

Nově založená Laboratoř funkčních biorozhraní se zaměřuje na výzkum v oblasti biomolekulárních interakcí u povrchů v jejich přirozeném prostředí, na základě čehož dále vyvíjí nové funkční bio-materiály pro různé biomedicínské aplikace. Laboratoř biofyziky vytváří unikátní interdisciplinární biofyzikální platformu pro komplexní výzkum a spolupráci mezi fyzikou, chemií, biologií a medicínou a zároveň slouží jako excelentní výzkumné centrum pro vzdělávání studentů. Laboratoř depozice tenkých vrstev pulzním laserem se soustředí na růst epitaxních, polykrystalických a amorfních filmů. Podobnou oblast výzkumu sdílí i Laboratoř oxidů, která se ale dále zaměřuje na vytváření nových a vylepšených funkcí odezvy založených na kompozičně závislých a epitaxně kontrolovaných jevech, projevujících se na škále nanometrů.

Kromě výše zmíněných laboratoří má oddělení silné konexe s průmyslem. Díky vybudování Národního centra kompetence NCC-MATCA bylo ustanoveno konsorcium mezi průmyslovými partnery a výzkumnými institucemi, které společnými silami řeší problémy nejmodernějších technologií v oblastech plasmy, laserů a dalších technologií.