01 凝聚态理论与计算凝聚态物理
本方向主要进行分子电子学的基础理论研究。分子电子学是继微电子学之后的新型电子学科，是目前最为活跃的前沿科学领域之一，其主要任务是研究分子尺度下的电子传输行为，形成分子尺度上具有等同于传统电子学元件功能的分子器件和新型器件，分子器件制造及应用极有可能是未来电子器件发展和计算机发展的必经之路，具有极大的潜在应用价值。本方向研究工作主要集中在各种分子结构及其复合器件的电子电荷传输特性、自旋传输特性的理论研究和数值计算。

02 极端条件下的核物质

超重元素的合成与其性质的研究，是当前原子核物理研究的最前沿领域之一。超重核的研究，不仅对于原子核性质的了解和原子核理论的发展，有重大推动作用；同时，还对了解和研究天体以及宇宙的演化有重要意义。目前，人类已经成功合成了118号超重元素，这是人类认识自然过程中取得的一个重要成果，也是迄今为止元素周期表上质子数最大的元素。超重元素的获得依赖于人们对反应所需条件的研究、可能截面的计算与预测以及超重元素衰变性质的了解。因此，人们需要对超重元素的性质、它们的生成机制与生成截面等相关问题进行研究，从理论上为实验提供相关信息。

03 非线性物理

研究物理学科（也包括其它学科）中所建立的宏观非线性动力学系统随时间或空间或时间和空间的演化特性，探究由等同或非等同宏观非线性动力学子系统间相互作用以及在一些特定的边界或外部条件下所产生的协同效应生成、发展的规律，揭示时、空演化过程中各类物理表象所反映的物理本质和规律。结合实际问题的研究，从理论上为应用提供有指导性的工作基础。

04 量子计算与量子信息

根据著名的摩尔定律，现代计算机的CPU中的晶体管数量没隔一年半就增加一倍，而其体积却减小一倍。按照这个速度，到2020年的时候晶体管的尺寸将达到量子尺度，此时经典物理将不在适用，而必须用量子理论来设计未来的计算机，从而催生了量子计算机和量子信息处理这一学科。该学科是国际上最热门的研究领域之一，也是我国重点支持的重大研究领域之一。目前，基于固态量子系统的量子计算机由于具有很好的集成特性，受到物理和信息学家的广泛重视，在实验上也取得了很大的进展。对基于固态量子计算机的调控和控制无疑是一个非常重要的课题，我们目前的工作主要是用量子控制理论对量子计算机进行调控和操作。该研究得到国家自然科学基金和973课题的支持。

05 薄膜物理与结构

薄膜物理是近代物理学中的一个重要分支。薄膜物理与结构研究方向将对薄膜的物理行为进行深入研究。以薄膜的微观原子结构和电子结构为基础，探讨薄膜的形成过程及机理，薄膜结构与物理特性的关系，以及薄膜结构和成分的分析方法等。

06 低温等离子体物理

等离子体是物质的第四态（固、液、气），宇宙中的物质99％以等离子体状态存在。所谓“低温”等离子体主要是为了区别于受控热核聚变产生的“高温”等离子体,在那儿等离子体的温度要达到10,000eV 以上,相当于摄氏1亿度。这么高温度的物质,在通常条件下无法应用。

在工业和科学研究中用的低温等离子体通常其电子温度在几至几十电子伏特之间。根据电子与离子(中性粒子)的热平衡状态,低温等离子体还可以再分为非平衡态等离子体也称冷等离子体（其表观温度接近或略高于环境温度）与平衡态等离子体也称热等离子体（其表观温度通常达几千度以上）。

由气体放电生成的等离子体，在各个领域（能源、材料、冶金、机械、化工、电子、航空航天等）得到广泛的应用，有望形成支撑21世纪产业和科学技术的重要基础。例如，等离子体加工已经成为制造LSI（大规模集成电路）、LCD(液晶显示)等尖端电子器件所必不可少的技术。在环保领域，有害物质的等离子体处理技术也正收到关注。