Badania naukowe, teoretyczne i doświadczalne, prowadzone są w następujących obszarach:
• Teoria Materii Miękkiej
Ciekłe kryształy, polimery, anizotropowe układy granularne, koloidy, symulacje układów wielu ciał, w tym gazu igieł sztywnych, zjawisk dyfuzyjnych i bifurkacji w tych gazach, symulacje komputerowe oraz teorie mikroskopowe lepkości ciekłych kryształów, spontaniczne łamanie symetrii chiralnej w ciekłych kryształach w procesach samoorganizacji materii miękkiej.
• Fizyka Cząstek Elementarnych
Zjawiska łamania symetrii parzystości ładunkowo-przestrzennej (CP): badania prowadzone w oparciu o eksperymenty Belle (KEK, Japonia) oraz LHCb (CERN, Szwajcaria), udział w przygotowaniu nowego eksperymentu SuperB (LNF Frascati, Włochy)., teoretyczne badania oddziaływań głęboko-nieelastycznych elektron-proton (model dipolowy) badania własności plazmy kwarkowo-gluonowej w oparciu o eksperyment STAR (BLN, Stany Zjednoczone).
• Algebry Komputerowej
Zastosowania programowania funkcyjnego i algebry komputerowej do równań różniczkowych fizyki, analizy tensorowej, inwariantów Riemannowskich, całek pierwszych układów dynamicznych, praw zachowania w akustyce ośrodków w ruchu.
• Teoria Fazy Skondensowanej
Badania silnie skorelowanych układów elektronowych w stanach magnetycznych i nadprzewodnictwa (współpraca z Instytutem Fizyki UJ), modelowanie zjawisk fizycznych w ekstremalnych stanach materii tj. przy gęstościach przekraczających gęstości saturacji jądrowej i polach magnetycznych 1013G, stabilność deformacji jądrowych w centrach gwiazd neutronowych i jej związek ze stabilnością elektro-płynów, metody opisu kwantowych stanów wieło-ciałowych oparte na sieciach tensorowych (rozwiązywalne modele spinowe – współpraca z Uniwersytetem Wiedeńskim), nierównowagowe procesy w otoczeniu punktów krytycznych, mechanizm Kibbla – Zurka (współpraca Los Alamos National Labolatory i Uniwersytet Jagielloński), badania nieliniowej propagacji fal w układach niskowymiarowych.
• Optoelektroniki i Nanotechnologii
Optoelektronika organiczna, w tym projektowanie struktur molekularnych, charakteryzacja nowych własności materiałowych półprzewodników organicznych oraz ich zastosowanie w strukturach fotowoltaicznych lub w diodach OLED, badania związków niskocząsteczkowych z grupy azaheterocyklicznej w zastosowaniach do heterozłączowych warstw aktywnych.
W analizie teoretycznej cząstek półprzewodników organicznych stosowane są metody kwantowo-chemiczne, a analizowanymi problemami są: konformacja molekuł pochodnych badanych związków, kształt oraz położenie widm absorpcyjnych i fotoluminescencyjnych oraz właściwości elektronowe, a w tym kształt orbitali molekularnych, momenty dipolowe i poziomy energetyczne HOMO-LUMO. Wyniki analiz teoretycznych wykorzystywane są w projektowaniu struktur optoelektronicznych.
W badaniach eksperymentalnych materiałów organicznych do zastosowań w technologii komórek fotowoltaicznych i organicznych diod elektroluminescencyjnych OLED stosowana jest elipsometria spekroskopowa i spektrofotometria. Te metody badawcze są stosowane do optycznej charakteryzacji materiałów oraz kontroli wytwarzanych struktur na poszczególnych etapach procesów technologicznych.
• Magnetyczne Właściwości Materii
Wybrane związki chemiczne badane są pod kątem ich struktury krystalicznej, uporządkowania magnetycznego oraz występowania magnetycznych przejść fazowych indukowanych wysokim ciśnieniem hydrostatycznym i/lub silnymi polami magnetycznymi:
– badania związków międzymetalicznych na bazie pierwiastków ziem rzadkich, np. typu RCu2Si2 (R=Tb, Ho) i RCu2Ge2 (R=Gd, Tb)
– badania właściwości magnetycznych związków międzymetalicznych typu MM’X (gdzie: M=metal 3d, M’=metal 3d lub 4d oraz X=As,P,Si,Ge),
– zagadnień związanych z efektem magnetokalorycznym,
– badania wpływu rozmiarów ziaren na strukturę krystaliczną i magnetyczną w nanorozmiarowych manganitach ziem rzadkich.
Ponadto w Pracowni wykonuje się pomiary własności dużej grupy związków ziem rzadkich na bazie żelaza oraz związków grupy 3d, 4d (również zwierających żelazo) . Związki te, oprócz pomiarów magnetometrycznych i ciśnieniowych mogą również być przedmiotem badań metodą efektu Mössbauera. Przy współpracy Pracowni Spektroskopii Mössbauerowskiej Zakładu Fizyki Medycznej, Instytutu Fizyki im. Mariana Smoluchowskiego UJ wykonuje się badania z zakresu: określania stanów lokalne żelaza z wykorzystanie spektroskopii mössbauerowskiej, badania właściwości nanocząstek, badania właściwości materiałów magnetycznych, badania cienkich warstw przypowierzchniowych (do głębokości100nm, modyfikacja powierzchni, korozja, warstwy ochronne), badania materii miękkiej z wykorzystaniem znaczników mössbauerowskich, oraz pomiary mössbauerowskie w różnych temperaturach, w zewnętrznym polu magnetycznym.
