Основным направлением работы сотрудников сектора теории твердого тела является развитие и применение методов квантовой теории поля в физике конденсированного состояния. Традиции научных исследований в секторе во многом были заложены академиком Л.В.Келдышем. Современные направления исследований в секторе - сильно коррелированные системы, теория сверхпроводимости, теория полупроводниковых гетероструктур, неравновесные процессы в твердых телах и структурах.

Основные результаты.
Для описания нестационарных состояний и кинетики сильно неравновесных квантовых систем была разработана диаграммная техника для неравновесных систем. В настоящее время эта техника находит широкое применение в задачах квантовой кинетики, в том числе и для описания взаимодействия интенсивного электромагнитного поля с полупроводниками , туннельных явлений и т.д. Сравнительно недавно для описания неравновесных эффектов в сильнокоррелированных электронных системах с сильным кулоновским взаимодействием в терминах псевдочастичных (нефизических) состояний диаграммная техника для неравновесных процессов была обобщена на случай, когда есть ограничения на пространство возможных состояний, по которым проводится квантовомеханическое усреднение.
Построена теория происхождения кристаллических структур и электронных спектров полупроводников типа IV-VI и полуметаллов V-ой группы. Эта теория, нашедшая всеобщее признание, позволила с единых позиций объяснить электрические, диэлектрические и магнитные свойства этих веществ, электроактивность точечных дефектов в них и явления долговременной релаксации неравновесных носителей в IV-VI полупроводниках при легировании их примесями III группы (индий и галлий).
Для узкозонных полупроводников был предложен совершенно новый тип гетероконтакта-инверсный (суперсимметричный) контакт. В этом типе контактов приграничные двумерные состояния возникают уже при наличии только одной границы раздела, а не двух, как в квантовой яме. В настоящее время эти результаты получили новое развитие в связи с исследованием топологических изоляторов. Недавно в рамках приближения огибающей волновой функции исследованы приграничные состояния нового типа в планарных гетеропереходах на основе графена. Условием возникновения таких состояний является пересечение дисперсионных кривых графена и его щелевой модификации.
Развита теория, рассматривающая процессы туннелирования в микроконтактах и наноструктурах как существенно неравновесные, и учитывающая эффекты, связанные с изменением спектра, электронной плотности и сильными корреляциями в области контакта. Такая теория совершенно необходима при описании современных туннельных экспериментов, когда создаются системы, в которых туннельный ток протекает через отдельные квантовые точки, молекулы и даже единичные атомы. Подробно исследованы неравновесные эффекты, вызванные взаимодействием электронного тока с колебательными модами. Были найдены общие условия, определяющие интенсивность возбуждения колебательных мод в туннельных контактах, содержащих квантовые точки и молекулы.
Построена теория линейного отклика сверхпроводников на электромагнитное поле, которая позволяет получить выражения для наведенных тока и заряда в явно калибровочно-инвариантном виде. Существенно новым в теории является вывод уравнения, определяющего фазу параметра порядка как функцию внешних полей на основе уравнений самосогласования для сверхпроводящего параметра порядка в поле произвольной калибровки. Предложенный подход автоматически включает в рассмотрение учет коллективных возбуждений в сверхпроводнике, что, как известно, необходимо для выполнения уравнений непрерывности (закона сохранения заряда).
Для слоистых сверхпроводников была развита модель, явно учитывающая симметрию атомных орбиталей , участвующих в формировании зоны проводимости. В рамках такой модели легко могут быть объяснены наблюдаемые симметрийные свойства параметра порядка в ВТСП.
Также в секторе изучаются особенности флуктуаций тока в композитных проводниках, в которых сверхпроводящие и нормальные области разделены туннельными барьерами.
Наконец, ведутся работы, связанные с математическими методами физических теорий. Известно, что метод ренормализационной группы (ренормгруппы) является одним из мощных современных методов решения различных задач физики конденсированного состояния. Сотрудниками сектора была исследована необратимость потока ренормализационной группы с точки зрения теории информации.

Несколько работ, наиболее ярко представляющих исследования по теории твердого тела:

1.Л.В.Келдыш, ЖЭТФ, 1964, т.47, 1515
2 П.И.Арсеев, Н.С.Маслова, А.Н.Рубцов, Новые диаграммные методы современных теоретических исследований сильнокоррелированных электронных систем, М.: Физический факультет МГУ им М.В.Ломоносова, 2011, 94 с.
2. Б.А.Волков Б.А.Волков, Б.Г.Идлис, М.Ш.Усманов, Приграничные состояния в неоднородных полупроводниковых структурах, УФН, том 165,1995
3. Б.А.Волков, Электронные свойства узкощелевых полупроводников типа IV-VI, УФН, Т.173, в9, С.1013, 2003.
4. P.I. Arseyev, N.K. Fedorov , B.A. Volkov, Order parameter anisotropy caused by the symmetry properties of coupling matrix element in the two-band model of a superconductor. Sol. St. Commun. , v. 100, p.581-584, (1996).
5. П.И.Арсеев, С.О.Лойко, Н.К.Федоров. Оптическая проводимость двухзонного сверхпроводника, Письма в ЖЭТФ 87, 6, С. 350-356, 2008
6. P. I. Arseyev , N. S. Maslova , V. N. Mantsevich Non-adiabatic electron charge pumping in coupled semiconductor quantum dots. Письма в ЖЭТФ, Т. 95, в. 10, С. 589 -594, 2012
7. П.И. Арсеев, С.О. Лойко, Н.К. Федоров, Теория калибровочно-инвариантного отклика сверхпроводников на электромагнитное поле, УФН, N. 1, 176, 3-21 (2006)
8. С.О.Лойко, Н.К.Федоров, П.И.Арсеев, Влияние симметрии электронных состояний ВТСП на вольт-амперные характеристики SIS контактов, ЖЭТФ, т.121, в.2, стр.453, 2002.
9. A.V. Galaktionov and A.D. Zaikin, Current fluctuations in composite conductors: Beyond the second cumulant, Physical Review B vol. 84, 115418 (2011)
10 S.M Apenko. Information theory and renormalization group flows, Physica A, том 391, 62 (2012)