Обобщены результаты оригинальных теоретических и экспериментальных исследований в области физики прочности, микро- и нанотекучести, кинетики и механизма примесного охрупчивания наиболее легких металлов с ГПУ-решеткой - бериллия и магния, а также алюминия и титана. Часть из них связана с научным наследием выдающихся физиков - академиков В. Н. Гриднева и А. А. Смирнова. Дан краткий анализ существующих подходов к проблеме низкотемпературной хрупкости и хрупкой прочности, основанных на силовых (атермических) критериях зарождения разрушения. Рассмотрен новый подход к оценке механических свойств ГПУ-металлов, учитывающий атермический и термически активированный вклады на субкритической стадии стабильного роста и взаимодействия структурных дефектов. В терминах разработанной дислокационной теории температурной зависимости истинного разрушающего напряжения и термоактивационного анализа микротекучести, предшествующей и сопутствующей распространению разрушения, построена новая принципиальная (обобщенная) схема квазихрупкого перехода. Исследованы открытые системы с частично нарушенным дальним порядком и отклонением от классического (аррениусовского) поведения, вызванными сменой механизма диффузии и кластеризацией структуры (ГПУ-Ti - H, ГПУ-Be - C). Разработаны физические принципы прецизионного легирования для in situ объемной нанокластеризации структуры конденсированных металлических систем (расплавов и их твердых растворов, пересыщенных избыточными вакансиями). На этом основании решена физическая проблема и установлена природа радикального повышения квантового выхода фотоэмиссии ГПУ-Mg и ГЦК-Al в УФ-области спектра. Разработан класс перспективных фотоэмиссионных материалов на основе металлических систем сплавов Mg - Ba - Li и Al - Li - Ba, предназначенных для импульсных фотоэлектронных инжекторов лазеров на свободных электронах и технологических электронных ускорителей нового поколения. Указаны новые области применения легких металлов и их сплавов, содержащих нанокластеры с собственной электронной структурой.