Silne oddziaływania między elektronami są odpowiedzialne za szereg bardzo spektakularnych zachowań ciał stałych, które objawiają się zachowaniem kolektywnym oraz powstawaniem faz uporządkowanych różnego typu, w tym faz z koegzystencją kilku rodzajów uprządkowania. Fazy tego typu oraz przejścia fazowe pomiędzy nimi występują w związkach metali przejściowych, gdzie elektrony d podlegają silnym oddziaływaniom lokalnym i są silnie skorelowane lub nawet prawie zlokalizowane. W tym drugim przypadku gdy oddziaływania dominują nad energią kinetyczną mamy do czynienia z izolatorami skorelowanymi zwanymi również izolatorami Motta. Dobrze znanymi zjawiskami w tej klasie materiałów jest nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe (Nagroda Nobla 1987), oraz kolosalny magnetoopór w tlenkach manganu. W obydwu przypadkach fazy uporządkowane (nadprzewodząca lub ferromagnetyczna) powstają w wyniku domieszkowania izolatorów Motta, a przejścia fazowe oznaczają spektakularną zmianę własności transportowych lub magnetycznych. W szeregu związkach istotną rolę odgrywają również orbitale obsadzane przez elektrony, tzw. orbitalne stopnie swobody, które mogą również podlegać uporządkowaniu. Zasadniczą trudnością w opisie teoretycznym tych złożonych materiałów jest kwantowa natura oddziałujących ze sobą stopni swobody: magnetycznych, orbitalnych oraz ładunkowych. Wynika stąd konieczność stosowania zaawansowanych metod kwantowej teorii wielu ciał, które prowadzą do pracochłonnych obliczeń numerycznych.
Celem badań jest teoretyczne zrozumienie mechanizmów fizycznych odpowiedzialnych za powstawanie uporządkowań złożonych (magnetycznych, orbitalnych lub ładunkowych) w izolatorach Motta oraz za zmiany tych uporządkowań i przejścia fazowe występujące w wyniku domieszkowania. Poszukiwane będą najkorzystniejsze warunki fizyczne oraz oddziaływania odpowiedzialne za wybrane typy uporządkowania. Badany będzie również mechanizm powstawania stanów nadprzewodzących w układach silnie skorelowanych elektronów o strukturze warstwowej, heterostrukturach lub drabinach spinowych. Badania mają charakter interdyscyplinarny i obejmują też niektóre zagadnienia z fizyki zimnych atomów z orbitalnymi stopniami swobody oraz badania możliwości kwantowego zapisu informacji. Cechą szczególną projektu jest bogata współpraca międzynarodowa ze światowej klasy ekspertami w teorii silnie skorelowanych elektronów w kilku wiodących ośrodkach. Większość problemów będzie rozwiązywana w zespołach międzynarodowych co zapewnia zastosowanie najlepszych metod badawczych oraz wysoki poziom merytoryczny, aktualność i efektywność prowadzonych badań. Prowadzona jest współpraca naukowa z Instytutem Maxa-Plancka do Badań Ciała Stałego w Stuttgarcie, Uniwersytetem British Columbia w Vancouver i kilkoma innymi wiodącymi ośrodkami w Europie.
Proponowane badania znajdują się w głównym nurcie badań układów z silnie skorelowanymi elektronami i mogą prowadzić do kontrolowanej syntezy nowych materiałów o pożądanych własnościach. Można spodziewać się uzyskania nowych informacji o mechanizmach powstawania faz nadprzewodzących i magnetycznych w nowych związkach i heterostrukturach.