（1）化学精准合成  

　　主要研究方向：新试剂、新反应、新概念、新策略和新理论驱动的合成化学；非常规和极端条件下的合成化学；原子经济、绿色可持续和精准可控的合成方法与技术；化学原理驱动的合成生物学；特定功能导向的新分子、新物质和新材料的创造。

　　（2）高效催化过程及其动态表征  

　　主要研究方向：构筑特定结构和功能催化材料的新方法与新概念；催化活性位点的调控；原位、动态、高时空分辨的催化表征新方法与新技术；催化反应机理和过程的新理论方法。

　　（3）化学反应与功能的表界面基础研究  

　　主要研究方向：表界面结构与电子态的新颖特性；表界面修饰和反应性的调控；分子吸附、组装、活化与反应；外场调控与表界面反应性能增强；多尺度、多组分复杂界面电化学体系；新介质体系中的胶体以及界面现象；表界面过程研究的新理论和新方法。

　　（4）复杂体系的理论与计算化学  

　　主要研究方向：强关联及激发态的电子结构理论新方法；针对大分子和凝聚相体系的低标度有效算法；针对复杂体系，发展多尺度的动力学理论，包括量子动力学、量子－经典混合以及经典动力学。

　　（5）化学精准测量与分子成像  

　　主要研究方向：新的分析策略、原理与方法；超高时空分辨光谱技术与成像分析；多维谱学原理与技术；单分子、生物大分子和单细胞的精准测量、表征及操控；活体的原位和实时分析；生物传感与重大疾病诊断；公共安全预警、甄别与溯源；大科学装置的应用；极端条件下的化学测量与分析。

　　（6）分子选态与动力学控制  

　　主要研究方向：高效分子振动态制备技术和基于相干光源的探测技术；多原子反应动态学；表界面化学反应动力学；分子振动激发态、电子激发态及非绝热动力学；多元复杂体系的动力学测量及模拟。

　　（7）先进功能材料的分子基础

　　主要研究方向：新型功能材料体系的分子基础与原理，以及多尺度结构及宏观性能控制；高性能和多功能新材料的创制，这些性能与功能包括面向能源、健康、环境和信息等领域的光、电、磁、分离、吸附、仿生、能量储存与转换、药物输运、自修复、极端条件应用等。特别注重我国特色资源的研究和深度利用。

　　（8）可持续的绿色化工过程  

　　主要研究方向：复杂体系化工基础数据的精准测量与建模；限域空间或极端条件下的质荷与能量传递和反应；复杂化工体系介尺度理论与方法；基于原子经济性和宏量制备的化工过程及过程强化技术。

　　（9）环境污染与健康危害中的化学追踪与控制  

　　主要研究方向：复杂环境介质中污染物的表征与分析，多介质界面行为与调控；大气复合污染控制；灰霾形成机制与健康风险；水和土壤污染过程控制与修复；持久性有毒污染物环境暴露与健康效应；环境中抗生素及抗性基因的传播与控制；放射性物质的环境行为与防控。

　　（10）生命体系功能的分子调控  

　　主要研究方向：以细胞命运调控为主线的分子探针设计、合成及应用；生物大分子的合成、标记、操纵、动态修饰、化学干预及其相互作用网络定量化；小分子对生物大分子的系统调控；重要生物活性分子的发现与修饰；重大疾病治疗的先导药物发现和靶点识别。

　　（11）新能源化学体系的构建  

　　主要研究方向：碳基能源的高效催化转化；燃料电池、二次电池和超级电容器等电化学能量储存与转化系统集成；高效太阳能电池材料设计与制备、器件组装与集成的光电转换过程化学；纤维素类生物质选择转化和生物燃料电池。

　　（12）聚集体与纳米化学  

　　主要研究方向：分子聚集体中的基元协同作用；大分子、超分子和纳米结构的精确构筑和调控；大分子凝聚态结构、动态演变及其理论与计算方法。

　　（13）多级团簇结构与仿生  

　　主要研究方向：团簇的精准制备、本征性质表征和理论；团簇的动态生长、机理、结构和性能；团簇多级结构的构筑与协同效应；仿生团簇的生物功能和高效化学活性。