本學科研究化學與物理學交叉領域的分子及聚集體的結構、性質及相互關系，具有宏觀與微觀相結合、化學與物理相結合、基礎與應用相結合的特點。該學科研究方向包括單分子化學物理、激光化學、非線性化學和理論化學和低維物理化學等。注重化學與物理的交叉、理論與實驗的結合，并向材料和生命科學滲透。主要人員分布在合肥微尺度國家實驗室原子分子研究部、低維物理化學研究部。承擔了973、863和國家自然科學基金重點項目，并取得令人矚目的成果，相關論文發表在一些頂尖級學術刊物上，如Science, JACS, Phys.Rev.Lett.， Angew. Chem. Int. Ed.等，每年在J.Phys.Chem.和J.Chem.Phys.二級學科雜志發表論文15-20篇左右，若干研究成果先后獲得國家級及省級自然科學獎，如：2005年度全國十大科技新聞、科技部2005年度重大創新成果等。本學科有一支結構合理，在國內外有影響的師資隊伍，其中中科院院士3人(朱清時、侯建國、吳奇院士)，教育部長江特聘教授1人，國家杰出青年基金獲得者3人，中國科學院“百人計劃”6人，教育部“新世紀百千萬人才工程”國家級人選 2人，教育部“新世紀優秀人才”4人。
本學科主要培養從事物理化學(化學物理)科研和高新技術開發的高級人才及高等學校教師。
畢業后主要去向：國內外各研究機構及高等學校。