Академик В.Я.Шевченко в течение многих лет занимается проблемами наномира и нанотехнологий, когда они еще не имели бренда «нано». Фундаментальные исследования природы наноразмерного состояния остаются основным направлением его научной деятельности, которая направлена на решение главной задачи, стоящей перед химией в ХХI веке — определить, как произошло вещество.
В настоящее время главными направлениями научной деятельности академика В.Я.Шевченко являются структурная химия наносостояния; наночастицы, наноструктуры и нанокомпозиты.
В.Я. Шевченко сформулировал и доказал ряд идей в области структурной химии, основанных на представлениях о фундаментальных конфигурациях, лежащих в основе строения вещества. Это позволило по-новому построить структуры десятков тысяч веществ, включая такие «традиционные» структуры как NaCd2, «кентавры»-наночастицы ZrO2, цеолиты и т.п. Развитие идеи позволило по-новому осмыслить и определить наносостояние вещества как области пространства, в котором формируется вещество. Проблемы организации атомов вещества в пространстве привели к разработке идеи трижды периодических поверхностей минимальных энергий, впервые сформулированной еще фон Шнерингом в 1982 году.
В сочетании с теорией реакционно-диффузионных процессов А. Тьюринга, позволяющей получать периодические структуры, В.Я. Шевченко предложил экспериментальную реализацию таких структур в неорганических системах для гетерогенетических пар углерод(алмаз) – кремний, что позволило получить удивительный композит алмаз-карбид кремния со свойствами, близкими к алмазу. Полученные результаты существенно расширили наши представления о наносостоянии вещества, процессах его образования, самоорганизации, позволили предсказать ряд новых веществ (некоторые из них уже синтезированы), сформулировать новые законы существования материи.
В.Я. Шевченко Награжден Государственной премией РФ в области науки и техники за работу «Научные основы создания нового поколения биосовместимых материалов на основе фосфатов кальция для широкого применения в медицинской практике» (2002 г.); Премией Правительства Санкт-Петербурга имени Д. И. Менделеева за цикл фундаментальных исследований «Структурная химия наномира», способствующих развитию нанотехнологий и созданию нового поколения неорганических, органо-неорганических и биологических гибридных материалов (2007 г.); премией Российской академии наук им. И.В. Гребенщикова за работу «Структурная химия наномира» (2006 г.); Орденом Почета (1998 г.); Орденом Дружбы (2006 г.); Премией Международной академической издательской компании «Наука/Интерпериодика» за лучшую публикацию в издаваемых изданиях (2002 г., 2011 г.); Орденом Александра Невского «За большой вклад в развитие науки и многолетнюю добросовестную работу» (2018 г.).
В.Я. Шевченко является Почетным профессором Ариэльского университета (Израиль), Председателем Научного совета РАН по керамическим и стеклообразным материалам, членом Постоянного исполкома Европейского керамического общества (ECeRS), членом Международной федерации керамики, членом Международной комиссии по стеклу (ICG), академиком Международной академии керамики (WAC), Председателем Национальной комиссии по стеклу, Председателем Объединенного научного совета по химическим наукам СПб НЦ РАН, членом Санкт-Петербургского союза ученых (СПбСУ)
Является главным редактором журнала «Физика и химия стекла», членом редколлегии Journal of Ceramic Science and Technology, членом редколлегии Международного и научно-технического журнала «Огнеупоры и техническая керамика», членом редколлегии Журнала «Химическая технология РАН», членом редколлегии журнала «Нанотехнологии в строительстве: научный Интернет-журнал», членом Международного редакционного совета журнала «Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета)».
Исследования, проводимые под руководством академика В.Я. Шевченко, поддержаны грантами Российского научного фонда (РНФ):
Грант РНФ № 20-13-00054 “Материалы для бронезащиты нового поколения на основе реакционно-диффузионных процессов Тьюринга для синтеза алмаз-карбидкремниевых композитов со структурой трижды периодических поверхностей минимальной энергии”
Грант РНФ № 20-73-10171 “Энергопоглощающие материалы нового поколения на основе градиентных ячеистых структур”