物理化學(xué)研究所立足物理化學(xué)學(xué)科，面向國(guó)家戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵科學(xué)問題，發(fā)展新理論/新方法，著力培養(yǎng)高水平化學(xué)專業(yè)人才。現(xiàn)有教師9名，包括教授5名，副教授1名，助理教授2名，講師1名。國(guó)家級(jí)青年人才項(xiàng)目獲得者2名，優(yōu)秀青年基金獲得者2名。研究所設(shè)有本科教育、碩士點(diǎn)、博士點(diǎn)和博士后流動(dòng)站，負(fù)責(zé)多門本科生和研究生專業(yè)課程，包括物理化學(xué)、催化化學(xué)、表面與膠體化學(xué)、拉曼光譜學(xué)、基礎(chǔ)電化學(xué)、現(xiàn)代電化學(xué)研究方法、材料化學(xué)、氣溶膠與大氣物理化學(xué)等；承擔(dān)包括國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)/面上/青年項(xiàng)目，北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目等多項(xiàng)重要科研任務(wù)；北京理工大學(xué)物理化學(xué)學(xué)科在US News世界學(xué)科排名31（2025年）。目前已經(jīng)形成了界面與譜學(xué)、多孔材料的跨尺度構(gòu)建及限域催化、氣相團(tuán)簇化學(xué)、膠體與人造細(xì)胞模擬、電化學(xué)與界面等研究方向，具體如下：

界面與譜學(xué)：大氣顆粒物-氣溶膠是分散在大氣中的微液滴、固態(tài)/半固態(tài)顆粒物，時(shí)刻發(fā)生著氣相與顆粒物相之間的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。氣粒分配、氣粒平衡、氣粒轉(zhuǎn)化是氣相和顆粒物相之間的重要熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過(guò)程，顆粒物內(nèi)部凝聚相也因?yàn)槠浠瘜W(xué)組成、pH、濃度的不同，表現(xiàn)出分子擴(kuò)散、反應(yīng)機(jī)制等方面與常規(guī)溶液化學(xué)的巨大差異，分子譜學(xué)方法，包括FTIR、Raman、受激拉曼是原位刻畫大氣顆粒物動(dòng)態(tài)變化的優(yōu)勢(shì)手段，能確定化學(xué)物種的結(jié)構(gòu)、濃度、相態(tài)隨環(huán)境條件變化的演變過(guò)程，獲得氣溶膠的吸濕性、飽和蒸氣壓、擴(kuò)散系數(shù)、攝取系數(shù)等重要參數(shù)，尤其是可以確定痕量氣體在大氣氣溶膠液滴表面加速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，為揭示我國(guó)霾化學(xué)污染機(jī)制提供科學(xué)支撐。

多孔材料的跨尺度構(gòu)建及限域催化：生物催化系統(tǒng)優(yōu)異的催化性能通常源自細(xì)胞多層級(jí)腔室中多酶催化中心在時(shí)間和空間上的協(xié)同耦合。構(gòu)建人工多級(jí)次結(jié)構(gòu)，探索多活性中心的可控封裝與分布，發(fā)展活性中心限域微環(huán)境的精準(zhǔn)調(diào)控方法對(duì)于構(gòu)筑高效仿生催化體系具有十分重要的意義。本方向以具有離散型微孔結(jié)構(gòu)的分子籠為構(gòu)筑基元，基于其分子結(jié)構(gòu)多樣、易修飾、可模塊化設(shè)計(jì)、可溶液加工等優(yōu)勢(shì)，圍繞化學(xué)合成與物理外場(chǎng)多尺度協(xié)同思路，研究多孔分子籠基多層級(jí)結(jié)構(gòu)的跨尺度設(shè)計(jì)原則與合成方法，探究多級(jí)孔腔限域(多)催化活性中心(如金屬團(tuán)簇、氧合團(tuán)簇、金屬絡(luò)合物、酶等)的協(xié)同催化行為，研究多級(jí)結(jié)構(gòu)微環(huán)境的調(diào)變對(duì)活性中心微結(jié)構(gòu)、底物識(shí)別、傳輸與轉(zhuǎn)化的影響規(guī)律，為發(fā)展高性能仿生催化材料與催化體系奠定基礎(chǔ)。

氣相團(tuán)簇化學(xué)：氣相團(tuán)簇是由幾個(gè)至幾百個(gè)原子、分子或離子通過(guò)物理或化學(xué)結(jié)合力組成的相對(duì)穩(wěn)定的微觀或亞微觀聚集體，是介于原子與宏觀固體之間的物質(zhì)結(jié)構(gòu)新層次。團(tuán)簇研究是物理化學(xué)的前沿領(lǐng)域。本課題組主要利用自主搭建的質(zhì)譜、光譜等實(shí)驗(yàn)手段，結(jié)合理論計(jì)算，從分子水平揭示各類團(tuán)簇體系的構(gòu)效關(guān)系；闡明室溫下N₂、CH₄、CO₂等穩(wěn)定小分子活化、轉(zhuǎn)化以及各種揮發(fā)性有機(jī)物氧化等過(guò)程的核心影響因素和相關(guān)反應(yīng)機(jī)理。為設(shè)計(jì)新型高效催化劑、闡明大氣灰霾產(chǎn)生機(jī)制等提供重要理論依據(jù)。

膠體與人造細(xì)胞模擬：細(xì)胞是精巧的功能綜合體，在多層次結(jié)構(gòu)上精確協(xié)調(diào)地執(zhí)行各種生命活動(dòng)。由于細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)雜性，人類尚不能合成構(gòu)筑完整的細(xì)胞。在這方面，構(gòu)建類細(xì)胞的簡(jiǎn)單組裝體，即人造細(xì)胞，顯得尤為重要。人造細(xì)胞是以兩親性分子、膠體顆粒等為組裝基元，采用自下而上的方式，構(gòu)建的能夠模擬細(xì)胞部分或者全部功能的類細(xì)胞系統(tǒng)。通過(guò)開展人造細(xì)胞的模擬，一方面可以深入揭示細(xì)胞內(nèi)非線性物質(zhì)、信息和能量轉(zhuǎn)化機(jī)制；另一方面，所構(gòu)建的人造細(xì)胞自身又可作為高度可控的功能體系在定制化醫(yī)療、藥物和疫苗智能遞送、微納反應(yīng)器等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

電化學(xué)與界面：電化學(xué)電極界面間的弱相互作用的本質(zhì)和電池材料的設(shè)計(jì)與優(yōu)化是電化學(xué)的基本科學(xué)問題之一。本方向主要運(yùn)用掃描電化學(xué)顯微鏡（SECM）、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算等方法揭示自組裝單分子膜電極界面間的氫鍵、靜電等作用的規(guī)律；研發(fā)高性能的新型儲(chǔ)能離子電池、太陽(yáng)能電池及半導(dǎo)體聚合物材料，包含對(duì)電極結(jié)構(gòu)、電解質(zhì)的溶劑化結(jié)構(gòu)、載流子的物理化學(xué)特性、電化學(xué)反應(yīng)原理以及電極/離子、電極/電解質(zhì)、聚合物/摻雜劑等多組分相互作用的探索和創(chuàng)新。通過(guò)深入研究電化學(xué)體系中電子結(jié)構(gòu)、界面電子轉(zhuǎn)移、摻雜機(jī)制、光電轉(zhuǎn)換、分子識(shí)別等本質(zhì)問題，揭示結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系，以便可以針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景更好地調(diào)控和優(yōu)化材料形態(tài)。