物質はたくさんの原子が集まってできています。その原子の種類や並べ方によって、物質の性質は様々に変化します。例えば、電気を通す金属と通さない絶縁体のような性質の違いがあります。また、同じ物質でも温度や圧力を変えるとその性質が変化することがあります。例えば、温度を下げると磁石になったり超伝導の性質を示し始める物質があります。このような物質がもつ多彩な性質とその変化を説明するための理論を作り、それに基づいて狙った性質を示す物質を設計することを目指しています。