Руководитель этого направления исследований - д.ф.-м.н., проф. Холмогоров В.Е. Обнаружение и теоретическое обоснование двухквантовых фотореакций в органических сис-темах позволили В.Е. Холмогорову предложить объяснения нелинейных фотохимических реакций ароматических амино-кислот. В 60-х годах В.Е. Холмогоров одним из первых обратил внимание на большое значение в биологических системах ак-тивных форм кислорода, доказав необходимость учёта фото-динамических реакций в системах, содержащих органические пигменты и красители. Теоретические и экспериментальные исследования В.Е. Холмогорова и его учеников в области биофизики привели в 70-х годах к разработке нового метода фототерапии, в котором используется фотомодифицированная кровь для лечения сер-дечно сосудистых, инфекционных и аутоимунных заболеваний.

В дальнейшем под руководством профессора В.Е. Холмо-горова сотрудниками и аспирантами отдела (Л.Н. Баранова, А.В. Бармасов, Т.В. Парфёнова, Т.Ю. Яковлева) проводился цикл фотобиофизических исследований. Были изучены пара-магнитные центры, образующиеся при ультрафиолетовом об-лучении клеток, плазмы и сыворотки крови человека; обнару-жены способности эритроцитов к фотогемолизу в физиологиче-ском растворе с возрастающим процентным содержанием плазмы крови; исследована кинетика гемолиза эритроцитов, наблюдаемая в физиологическом растворе в тонком слое при облучении УФ светом. Изучались процессы перекисного окис-ления липидов в плазме и в суспензиях эритроцитов; обнару-жено экранирующее действие плазмы при облучении суспензии эритроцитов УФ-светом; проводились предварительные экспе-рименты по созданию оптико-фотохимической модели плазмы крови.

В последнее время под руководством профессора В.Е. Холмогорова проводится работа по исследованию магнито-спиновых эффектов в перспективных фотохимических реакци-ях органических соединениях (А.В. Бармасов, М.Н. Букина, М.В. Сендюрёв).