物理化学研究所立足物理化学学科，面向国家战略需求和国民经济发展过程中的关键科学问题，发展新理论/新方法，着力培养高水平化学专业人才。现有教师10名，包括教授6名，副教授1名，助理教授2名，讲师1名。其中教育部跨世纪人才1名，国家级青年人才项目获得者2名，优秀青年基金获得者1名。现任所长张韫宏教授，副所长孙建科教授。研究所设有本科教育、硕士点、博士点和博士后流动站，负责多门本科生和研究生专业课程，包括物理化学、催化化学、表面与胶体化学、拉曼光谱学、基础电化学、现代电化学研究方法、材料化学、气溶胶与大气物理化学等；承担包括国家重大科研仪器研制项目，国家重点研发计划，国家自然科学基金重点/面上/青年项目，北京市自然科学基金项目等多项重要科研任务；北京理工大学物理化学学科在US News世界学科排名62（2022年）。目前已经形成了界面与谱学、多孔材料的跨尺度构建及限域催化、气相团簇化学、胶体与人造细胞模拟、电化学与界面等研究方向，具体如下：

界面与谱学：大气颗粒物-气溶胶是分散在大气中的微液滴、固态/半固态颗粒物，时刻发生着气相与颗粒物相之间的物质和能量转移。气粒分配、气粒平衡、气粒转化是气相和颗粒物相之间的重要热力学和动力学过程，颗粒物内部凝聚相也因为其化学组成、pH、浓度的不同，表现出分子扩散、反应机制等方面与常规溶液化学的巨大差异，分子谱学方法，包括FTIR、Raman、受激拉曼是原位刻画大气颗粒物动态变化的优势手段，能确定化学物种的结构、浓度、相态随环境条件变化的演变过程，获得气溶胶的吸湿性、饱和蒸气压、扩散系数、摄取系数等重要参数，尤其是可以确定痕量气体在大气气溶胶液滴表面加速反应动力学过程，为揭示我国霾化学污染机制提供科学支撑。

多孔材料的跨尺度构建及限域催化：生物催化系统优异的催化性能通常源自细胞多层级腔室中多酶催化中心在时间和空间上的协同耦合。构建人工多级次结构，探索多活性中心的可控封装与分布，发展活性中心限域微环境的精准调控方法对于构筑高效仿生催化体系具有十分重要的意义。本方向以具有离散型微孔结构的分子笼为构筑基元，基于其分子结构多样、易修饰、可模块化设计、可溶液加工等优势，借助表/界面自组装与化学交联等手段，研究多孔分子笼基多层级结构的跨尺度设计原则与合成方法，探究多级孔腔限域(多)催化活性中心(如金属团簇、氧合团簇、金属络合物、酶等)的协同催化行为，研究多级结构微环境的调变对活性中心微结构、底物识别、传输与转化的影响规律，为发展高性能仿生催化材料与催化体系奠定基础。

气相团簇化学：气相团簇是由几个至几百个原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体，是介于原子与宏观固体之间的物质结构新层次。团簇研究是物理化学的前沿领域。本课题组主要利用自主搭建的质谱、光谱等实验手段，结合理论计算，从分子水平揭示各类团簇体系的构效关系；阐明室温下N₂、CH₄、CO₂等稳定小分子活化、转化以及各种挥发性有机物氧化等过程的核心影响因素和相关反应机理。为设计新型高效催化剂、阐明大气灰霾产生机制等提供重要理论依据。

胶体与人造细胞模拟：细胞是精巧的功能综合体，在多层次结构上精确协调地执行各种生命活动。由于细胞结构与功能的复杂性，人类尚不能合成构筑完整的细胞。在这方面，构建类细胞的简单组装体，即人造细胞，显得尤为重要。人造细胞是以两亲性分子、胶体颗粒等为组装基元，采用自下而上的方式，构建的能够模拟细胞部分或者全部功能的类细胞系统。通过开展人造细胞的模拟，一方面可以深入揭示细胞内非线性物质、信息和能量转化机制；另一方面，所构建的人造细胞自身又可作为高度可控的功能体系在定制化医疗、药物和疫苗智能递送、微纳反应器等领域展现出巨大的应用潜力。

电化学与界面：电化学电极界面间的弱相互作用的本质和电池材料的设计与优化是电化学的基本科学问题之一。本方向主要运用扫描电化学显微镜（SECM）、实验、计算等方法揭示自组装单分子膜电极界面间的氢键、静电等作用的规律；研发高性能的新型储能离子电池、太阳能电池及半导体聚合物材料，包含对电极结构、电解质的溶剂化结构、载流子的物理化学特性、电化学反应原理以及电极/离子、电极/电解质、聚合物/掺杂剂等多组分相互作用的探索和创新。通过深入研究电化学体系中电子结构、界面电子转移、掺杂机制、光电转换、分子识别等本质问题，揭示结构和功能之间的关系，以便可以针对不同的应用场景更好地调控和优化材料形态。