Zagraniczne staże naukowe odbył na amerykańskim University of Florida, Gainesville (1981–1982) oraz na francuskim Universite de Paris XI, Orsay (1986–1987; stypendium rządu francuskiego).
Zainteresowania naukowe Bolesława Nogaja od początku związane są z rozwojem i zastosowaniem spektroskopii jądrowego rezonansu kwadrupolowego (NQR) w badaniach struktury elektronowej i dynamiki układów molekularnych (kompleksów kwasu dwuchloro i trójchlorooctowego oraz środków owadobójczych DDT) zawierających wiązania wodorowe.
W latach 1994–2003 prowadził prace badawczo-konstrukcyjne dla wojska, policji i służb celnych za pomocą spektroskopii 14N-NQR. Prace te zaowocowały opracowaniem i skonstruowaniem prototypu do wykrywania materiałów wybuchowych (w szczególności plastycznych) i narkotyków w bagażu. Urządzenie to przeszło pomyślnie testy wykonane przez saperów. Drugie opracowane i skonstruowane urządzenie wykazało użyteczność spektroskopii 14N-NQR w wykrywaniu min niemetalicznych, niemożliwych do wykrycia innymi metodami.