Cette équipe de recherche travaille sur l'étude théorique et la modélisation des phénomènes physiques d'intérêt majeur susceptible d'applications technologiques et pratiques. Les systèmes étudiés couvrent un vaste spectre de types d'organisation de la matière : systèmes de spin, systèmes de particules, matériaux magnétiques, polymères, membranes, mousses, etc. et de leurs transformations.
Les thèmes et sujets d'étude sont abordés par des méthodes théoriques, mathématiques et aussi par simulations numériques, en particulier par les méthodes Monte Carlo. Le LPTM dispose de moyens de calcul importants, en propre et en symbiose avec le Service Informatique Recherche de l'université.
En association avec le laboratoire de traitement des images et du signal de l'université (ETIS), le LPTM étudie et développe un modèle d'imagerie médicale à partir duquel de nouveaux scanners moins lourds, moins coûteux et plus précis pourront être conçus dans les années futures. Ce modèle pourra également contribuer au développement de techniques de contrôle industriel non-destructif.