پژوهش در گروه نظری فیزیک ماده چگال در دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی اصفهان طیف گسترده‌ای از موضوعات پژوهشی را پوشش می‌دهد. به طور کلی پژوهش در این گروه در سه حوزه تقسیم کرد:
- مواد و فناوری‌های نوظهور کوانتومی،
- فیزیک سامانه‌های بس‌ذره‌ای،
- فوتونیک.
نقش ماده چگال در مواد و فناوری‌های نوظهور کوانتومی پررنگ می‌باشد. در مورد مواد کوانتومی، هدف مطالعه سامانه‌هایی است که در آن‌ها فیزیک کوانتومی و برهم‌کنش‌های چندجسمی نقش اساسی در شکل‌گیری پدیده‌های فیزیکی جدید دارند. علایق پژوهشی گروه نظری ما گستره وسیعی از این حوزه را دربرمی‌گیرد؛ از چالش درک و تبیین نتایج آزمایشگاهی در مواد و سامانه‌های مشخص گرفته تا مسائل انتزاعی‌تر، مانند دسته‌بندی و رده‌بندی حالت‌های فیزیکی جدیدی که در حضور «برهم‌کنش‌های قوی» پدیدار می‌شوند. از میان فناوری‌های نوظهور کوانتومی، پژوهشی در مورد حسگرهای کوانتومی در جریان است. این حسگرهای دقیق در آشکارسازی شبه‌ذرات کیهانی و مشابه آن کاربرد دارد.
از جمله حوزه‌های پژوهشی مورد توجه می‌توان به مواد کوانتومی توپولوژیک، سازوکارهای نوین انتقال در فلزات، مانند سیالات الکترونی ویسکوز، مایعات فرمیونی غیر فرمی، مایعات اسپینی کوانتومی، بحرانیّت کوانتومی، ابررسانایی دمای بالا و، در سال‌های اخیر، مواد موآره اشاره کرد.
فعالیت‌های نظری گروه به‌طور نزدیک با فعالیت‌های تجربی برجسته در زمینه پژوهش مواد کوانتومی در مؤسسات معتبر در ارتباط است. این تعامل نزدیک، هم‌افزایی قابل‌توجهی میان گروه‌های نظری و تجربی ایجاد کرده است؛ به‌گونه‌ای که مفاهیم جدید و یافته‌های تازه در هر دو جهت میان پژوهش‌های نظری و تجربی مبادله می‌شوند.
پژوهش در زمینه فوتونیک به مطالعه فیزیک نور، رفتار آن در مواد نانوساختاری و برهم‌کنش نور با ماده می‌پردازد. شبیه‌سازی انواع حسگرهای دقیق از جمله حسگرهای پلاسمونیک و مگنتوپلاسمونیک در این گروه در حال انجام است. علاوه براین شبیه‌سازی و بررسی نظری سلول‌های خورشیدی به ویژه سلول‌های خورشیدی نقطه کوانتومی و پروسکایت نیز صورت پذیرفته است. استفاده از روش‌های یادگیری ماشین در پیش‌بینی و غربالگری مواد پروسکایت مناسب برای سلول خورشید از جمله پروژه‌های موفق گروه می‌باشد.
حوزه نوظهور دیگری که در میان فیزیک‌دانان این دانشکده مورد توجه قرار گرفته است ــ و از مرزهای گروه‌های پژوهشی مختلف عبور می‌کند ــ پیوند میان فیزیک و هوش مصنوعی (AI) است. علایق پژوهشی کنونی در این زمینه، بر کاربردهای هوش مصنوعی در فیزیک به‌طور کلی و، به‌طور خاص، بر کاربرد هوش مصنوعی در فوتونیک متمرکز است.