本学科研究化学与物理学交叉领域的分子及聚集体的结构、性质及相互关系，具有宏观与微观相结合、化学与物理相结合、基础与应用相结合的特点。该学科研究方向包括单分子化学物理、激光化学、非线性化学和理论化学和低维物理化学等。注重化学与物理的交叉、理论与实验的结合，并向材料和生命科学渗透。主要人员分布在合肥微尺度国家实验室原子分子研究部、低维物理化学研究部。承担了973、863和国家自然科学基金重点项目，并取得令人瞩目的成果，相关论文发表在一些顶尖级学术刊物上，如Science, JACS, Phys.Rev.Lett.， Angew. Chem. Int. Ed.等，每年在J.Phys.Chem.和J.Chem.Phys.二级学科杂志发表论文15-20篇左右，若干研究成果先后获得国家级及省级自然科学奖，如：2005年度全国十大科技新闻、科技部2005年度重大创新成果等。本学科有一支结构合理，在国内外有影响的师资队伍，其中中科院院士3人(朱清时、侯建国、吴奇院士)，教育部长江特聘教授1人，国家杰出青年基金获得者3人，中国科学院“百人计划”6人，教育部“新世纪百千万人才工程”国家级人选 2人，教育部“新世纪优秀人才”4人。
本学科主要培养从事物理化学(化学物理)科研和高新技术开发的高级人才及高等学校教师。
毕业后主要去向：国内外各研究机构及高等学校。