장문규 교수는 나노 크기의 반도체 기반 양자소자, 센서 및 나노공정과 관련된 연구를 수행하고 있다. 한림대학교에 구축된 나노융합팹의 이빔리소, 증착, 식각 등의 장비를 활용하여 나노 크기를 가지는 반도체 물질의 새로운 현상을 적극적으로 활용할 수 있는 분야에 관한 연구에 집중하고 있다. 주 수행연구 분야로는 양자컴퓨팅을 위한 양자소자, 양자센서 개발, 신경망회로 모사 트랜지스터 구조, 실리콘 나노선 열전소자, 반도체형 바이오센서 분야이다.