由于计算方法的深入发展和过去几十年中高速计算机的出现和普及，随着物理学基础理论的进一步突破，物理学家们逐步可以应用一些更严格和更全面的复杂模型，来定量研究实际的复杂体系的物理性质。基于物理学基本原理的数值计算和模拟已经成为将理论物理和实验物理紧密联系在一起的一座重要桥梁：它不仅能够弥补简单的解析理论模型难以完全描述复杂物理现象的不足，而且可以克服实验物理中遇到的许多困难，例如直接模拟实验上不能实现或技术条件要求很高、实验代价昂贵的物理系统等。

除了研究静态的性质，密度函数理论和非平衡格林函数方法结合可以计算凝聚态材料的量子输运性质，把凝聚态计算物理的研究能力向接近实验方向大大提高了一步。纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级的超细材料，是目前材料科学研究的一个热点，其相应发展起来的纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域之一。由于量子限制效应，表面效应，边缘效应，减小的短沟道效应和增强的库仑相互作用，使得纳米材料常常显示出有别于相应的块材的新奇性质。晶体管是上个世纪最重要的发明之一，是信息社会的物质基础。摩尔发现每隔两年，集成电路上的晶体管数目就会翻一番。单个芯片上晶体管的集成度已经达到几十亿。未来的晶体管将工作在10纳米一下。   

本团队现在致力于用第一性原理方法研究以石墨烯，硅烯，MoS₂为代表低维纳米体系的量子调控，增强的准粒子效应和激子效应，谷电子学，旋轨耦合，拓扑性质，并利用这些纳米材料设计纳米电子器件（如场效应管，隧穿场效应管，谷器件），纳米光电子器件和自旋电子器件（自旋阀，自旋过滤器，自旋场效应管），希望把摩尔定律延续到10纳米以下。