Alla vetatt de flesta ämnen kan förekomma i tre faser – fast, flytande eller gasform – beroende på temperatur och tryck. Mindre känt är att det även finns andra fasövergångar, där materialets egenskaper plötsligt ändras. Som att ett material vid en viss (mycket låg) temperatur plötsligt kan bli supraledande – något som upptäcktes 1911 – eller att det övergår från att vara ferromagnetiskt till paramagnetiskt.
I de fallen är det ändringar i elektronernas beteende, deras spinn och växelverkan, som ger materialet nya termodynamiska egenskaper.