Mes travaux portent sur l'étude numérique du comportement de la matière au niveau atomique. Ainsi, je m'intéresse à la dynamique d'assemblage de protéines en des structures neurotoxiques associées avec des maladies dégénératives telles que les maladies d'Alzheimer et de Parkinson. J'étudie également la formation de nanostructures, tels que l'assemblage de nanofils de silicium sous une goutte d'or ainsi que la relaxation de systèmes désordonnés tels que les verres et les matériaux amorphes. Tous ces systèmes sont caractérisés par une évolution au niveau atomique sur des temps longs, c'est à dire des secondes ou plus. Pour parvenir à suivre cette évolution, je travaille donc également au développement d'algorithmes accélérés qui permettent de suivre le mouvement atomique sur des temps expérimentaux. Les algorithmes développés dans mon groupe sont parmi les plus efficaces aux mondes, ce qui nous permet d'étudier des phénomènes difficilement accessibles autrement.

Je m'intéresse également aux questions énergétiques et de ressources naturelles, du gaz de schiste et du pétrole aux ressources minières. J'ai publié plusieurs livres grand public sur le sujet et j'ai dirigé quelques travaux d'étudiants sur le sujet.

J'animait également l'émission de vulgarisation scientifique La Grande Équation, diffusé à Radio Ville-Marie.

Les activités de recherche du professeur Stafford s’articulent autour de la physique des plasmas hautement réactifs et des interactions plasmas-surfaces ayant lieu au cours de la synthèse, de la gravure et de la modification par plasmas froids (hors équilibre thermodynamique) de matériaux et de nanomatériaux. Plus spécifiquement, la recherche s’oriente selon trois volets : i) Mise au point et diagnostics de sources avancées de plasmas froids hautement réactifs à basse pression et à la pression atmosphérique, (ii) Développement de nouveaux procédés basés sur de tels plasmas froids et (iii) Intégration de ces procédés basés sur les plasmas froids dans des secteurs stratégiques pour le développement économique du Québec et du Canada, en particulier dans le domaine de la fabrication et de la production industrielle, de la valorisation des ressources naturelles, de l'énergie et du développement durable.