A conferma della forte propensione alla proiezione internazionale delle proprie attività di ricerca, il Dipartimento ha stipulato una serie di accordi per la realizzazione di laboratori congiunti con altre realtà straniere o aziende italiane, in cui ricercatori del Dipartimento e ricercatori stranieri o dei reparti R&D delle imprese mettono in comune, oltre alle proprie capacità, le proprie strutture di ricerca con caratteristiche nuove rispetto ai due istituti proponenti.

Il Dipartimento ha costituito il Laboratorio congiunto QUCAT (Quantum Nanostructure Photo-Catalysis) con la South China Normal University (SCNU) di Guanzhou (China) per lo studio di materiali avanzati, attraverso il laboratorio dipartimentale per la fabbricazione e lo studio di nanostrutture quantistiche a semiconduttore (EpiLab).

La qualità della ricerca dipartimentale è ben testimoniata da una fitta rete di collaborazioni internazionali e dalla capacità di attrazione di risorse per la ricerca attraverso progetti competitivi internazionali. Attualmente i progetti internazionali attivi sono più di dieci.