像场效应晶体管这样的纳米级电子器件长期以来一直承诺提供灵敏的、无标签的生物分子检测。 特别是，单壁碳纳米管具有检测单分子事件所需的灵敏度，并且具有足够的带宽直接实时监测单分子动力学。 利用这个工具，我们在单分子水平上研究未知的分子机制和蛋白质活动的复杂动力学。

涉及教师: 蔡永基博士

聚合物是现代世界中应用最广泛的材料之一，但在理解其基本物理行为方面仍存在重大挑战。 我们的团队研究了这些迷人系统的各个方面——从分子细节（长链分子中的“缠结”如何影响它们的强度？）到宏观应用（薄聚合物薄膜能否形成有用的折纸机械结构？） 一个皱巴巴的球的大规模复杂性是否与微观特征有关？ 聚合物可以用于设计智能药物输送系统吗？)。 我们用原子力显微镜和共聚焦显微镜等现代工具来跟踪这些系统，这些技术在工业和医学领域被大量使用。

涉及教师: 安德鲁·b·克罗尔博士

混合流体常表现出相分离的趋势。 在相分离时形成的结构模式在时间和空间上演化。 它们取决于系统的维度和诱导转变的方式。 例如，非均匀温度淬火可以导致令人惊讶的丰富的动态行为，我们使用不同的分析和计算方法，如格点-玻尔兹曼模拟来研究。

涉及教师: 亚历山大·瓦格纳博士

我们在物理教育方面进行学科研究。 目的是检查学生的理解，识别和分析学生在学习物理时遇到的概念和推理困难。 下一步是设计针对研究确定的特定学生困难的教学策略，并评估这些策略的有效性。 因此，研究、课程开发和教学都是我们调查的组成部分。

涉及教师: 米拉·克里耶夫斯卡娅博士, 沃伦·克里斯滕森博士, 约翰·邦彻博士

带电胶体和聚合物在日常生活、自然和技术应用中广泛存在，包括油漆、化妆品、乳液、食品和喷雾剂。 这些系统包含通常带有高电荷的大分子，因此静电相互作用决定了材料的性质和稳定性。 我们用分析理论方法和计算机模拟研究带电胶体体系和聚电解质。

涉及教师: 艾伦·丹顿博士

脂质膜包围着所有活细胞，形成一道屏障，确保细胞的完整性和功能。 我们感兴趣的是了解膜的物理特性，并将它们与生物功能联系起来。 有趣的问题包括不同的脂质如何影响脂质双分子层的横向组织，以及膜相关蛋白的作用是什么。 我们的一些工作还涉及脂质膜的弯曲和脂质双分子层与吸附的大离子之间的静电相互作用。

涉及教师: 西尔维奥·梅博士

通过尺寸、形状、组成、表面结构和自组装来控制纳米材料特性的能力，为传统器件设计提供了新的自由度。 与此同时，纳米结构的计算研究已经成为实际实验的一个有吸引力的替代方案，因为实验探索所有可能构型的能力是有限的。 近年来，从头算电子结构技术（如密度泛函理论）的进步与新的计算能力的结合，使得对纳米粒子的原子模型进行精确计算成为可能。 这些研究的结果通常是洞察系统属性的独特来源。 光激发半导体纳米粒子的性质，如量子点、纳米线、纳米膜、碳纳米管，需要描述电子、光子和原子振动（声子），所有这些都是相互作用的量子力学粒子。 现代量子场论的方法，主要用于理论核物理和粒子物理，结合先进的计算电子结构能力来计算系统的性质。

涉及教师: 安德烈·克雷耶夫斯基博士