Nukleace je proces vzniku zárodků nové fáze při fázové přeměně. K nukleaci může dojít, pokud se termodynamický systém nachází v metastabilním stavu. V metastabilním stavu systému jsou malé útvary nové fáze nestabilní. Shluky nové fáze sice přirozeně vznikají jako fluktuace hustoty, ale velmi rychle se opět rozpadají. Ovšem po náhodném překročení určité kritické velikosti se nukleační jádra stávají stabilními a mohou dále růst.
Pokud k nukleačnímu procesu dochází se stejnou pravděpodobností ve všech částech systému, jedná se o homogenní nukleaci. Pokud se nukleační jádra tvoří v určitých oblastech systému přednostně mluvíme o heterogenní nukleaci. Ta je způsobena přítomností nečistot nebo různých povrchových struktur v pozorovaném systému.
Z energetického hlediska dochází při nukleaci k soupeření mezi získáním energie uvolněním tepla fázové přeměny a potřebou dodání energie na vytvoření rozhraní mezi rodičovskou fází a zárodkem fáze nové. Práce potřebná na zformování zárodku nové fáze určité velikosti se nazývá nukleační práce a její studium je základem nukleační teorie. Výstupem nukleační teorie je předpověď nukleační rychlosti, tj. frekvence tvorby nukleačních jader, v závislosti na parametrech metastabilního systému.
Formalismus nukleační teorie je univerzální a umožňuje popisovat různé fázové přechody. Nukleační teorii lze využít pro popis dějů v čistých látkách (unární nukleace) i ve vícesložkových systémech (binární, ternární, multikomponentní nukleace). Z hlediska typu fázového přechodu lze popisovat tvorbu kapek při kondenzaci (přechod pára - kapalina), tvorbu bublin při kavitaci (přechod kapalina - pára), tvorbu krystalů při krystalizaci (přechod kapalina - pevná látka) ...

Řešená problematika

Nukleace kapek

• nukleace v binárních směsích vody a povrchově aktivních látek (metanol, etanol, propanol)
• vliv množství soli v páře na tvorbu kondenzátu v parní turbíně
• molekulární dynamika nukleace v TIP4P/2005 vodě 

Nukleace bublin

• vliv množství rozpuštěného plynu na nukleaci v chladivech (binární systémy chladivo - oxid uhličitý a dietyléter - dusík)
• nukleace v tlumičovém oleji s cílem omezení prodlevy automobilového tlumiče (spolupráce s výrobcem tlumičů Brano, a.s.)
• univerzální vztah pro škálování unárních nukleačních rychlostí bublin

Nukleace ledu

• formulace nukleační teorie pro vysoké tlaky při nukleaci ledu
• kritický rozbor metody odvození povrchové energie ledu z dat nukleačních rychlostí