Problematyka badawcza:

1. Fizyka solitonów

• Teoretyczne badanie wpływu zakrzywienia długiego oraz wielko-powierzchniowego złącza Josephsona na dynamikę fluxionu oraz na tworzenie fluxionów w czasie przemiany układu do fazy nadprzewodzącej.Projekt badawczy Nr. 2011/03/B/ST3/00448 NCN pt. „Dynamika fluxionu w zakrzywionym złączu Josephsona”.
  (Kierownik: Tomasz Dobrowolski) –> czytaj więcej…
• Badanie wpływu niejednorodności przestrzennych na produkcję defektów topologicznych w czasie ciągłych przemian fazowych (w kontekście przemian fazowych zachodzących w materii skondensowanej).
  Realizowany w ramach European Science Foundation w międzynarodowym programie badawczym COSLAB Cosmology in the Laboratory.
• Tworzenie rozciągłych defektów topologicznych we wczesnych stadiach ewolucji Wszechświata.

2. Teoria fizyki ciała stałego

• Struktura elektronowa związków metali przejściowych z grupy żelaza, lantanowców i uranowców.
• Magnetyzm związków metali przejściowych z grupy żelaza, lantanowców i uranowców.
• Silnie skorelowane systemy elektronowe.
• Fizyka międzymetalicznych związków ciężko-fermionowych.
• Teoria magnetyzmu i fizyka układów niskowymiarowych.
• Opis właściwości magnetycznych i elektronowych związków metali przejściowych z atomami 3d, 4f, 5f.
• Wyjaśnienie właściwości magnetycznych i elektronowych związków 3d/4f/5f w powiązaniu z nisko-energetyczną strukturą elektronową jonów paramagnetycznych.
• Stany wieloelektronowego paramagnetycznego atomu w ciele stałym w porównaniu z atomem swobodnym.
• Wpływ efektów relatywistycznych na strukturę elektronową związków 3d/4f/5f.

Opis związków (w skali atomowej):
uranowce (5f): UPd₂Al₃, Npd₂Al₃, UGa₂, NpGa₂
lantanowce (4f): ErNi₅, Ho₂Co₁₇, Nd₂Fe₁₄B, YbRh₂Si₂, PrO₂, PrRu₂Si₂, Dy₂Co₁₇, Nd₂CuO₄, Cs₂AgF₄, DyNi₅
związki 3d (3d): LaCoO₃, NiO, FeBr₂, FeO, Na₂V₃O₇, CoO, CoF₃

Osiągnięcia naukowe:
Opracowanie Kwantowej Atomistycznej Teorii Ciała Stałego (QUASST) (opracowana w czasach gdy pole krystaliczne i dyskretna struktura elektronowa była bardzo niepopularna).
Eksperymentalne i teoretyczne potwierdzenie istnienia dyskretnej struktury elektronowej w tlenkach metali 3d (LaCoO₃, NiO, FeO, CoO).
Ważność stanów pola krystalicznego i oddziaływania spin-orbita w związkach metali przejściowych.
Nowa teoria związków ciężko-fermionowych (YbRh₂Si₂, UPd₂Al₃)

3. Teoria grawitacji

• Zastosowanie struktur różniczkowych Sikorskiego w teorii osobliwości w OTW.
• Zastosowanie teorii solitonów w modelach chiralnych i w ogólnej teorii względności.
• Badanie własności modeli kosmologicznych.
• Niesymetryczna teoria grawitacji.
• Badanie struktur chronologicznych.
• Geometryczne metody badania stabilności ruchu i chaosu. Zastosowanie równania dewiacji geodezyjnej do badania wrażliwości na warunki początkowe w układach hamiltonowskich.

4. Dydaktyka Fizyki

• Eye Tracking w badaniach nad nauczaniem fizyki.
• Technologie mobilne w kształceniu w zakresie nauk przyrodniczych.
• Neuro-Dydaktyczne podejście do badań nad edukacją przyrodniczą.