se zabývá studiem vlastnosti souborů molekul a látek a termodynamických a kinetických procesů v komplexních soustavách. K tomu využívá moderní fyzikálně chemické metody výzkumu a teoretické přístupy založené na kvantově chemických výpočtech a modelech, vycházejících z obecných fyzikálně chemických principů. Trvalý kontakt s vývojem fyziky a používání matematických metod činí z fyzikální chemie nezbytný základ znalostí každého chemika jak při syntéze nových látek, tak při analýze jejich složení a vlastností. Hlavními směry, kterým se odborní pracovníci, učitelé a studenti na Ústavu chemie za spolupráce s externími pracovníky věnují jsou:

• Aplikace metod kvantové chemie na problémy struktury, reaktivity a molekulové spektroskopie
• Výzkum ledu a nečistot na něm za účelem objasnění chování nečistot v přírodě a porozumění procesu mrazení a lyofilizace prováděných v laboratořích a farmaceutickém průmyslu
• Výzkum struktury a interakčních vlastností proteinů spojených s neurodegenerativními onemocněními
• Výpočetní medicinální chemie – návrh nových léčiv a stanovení vazebných volných energií vůči cílovým proteinům
• Vývoj funkčních vrstev pro elektrochemické senzory a SERS substráty
• Ab-initio výpočty vlastností pevných fází
• Termodynamické modelováni a výpočty fázových diagramů komplexních soustav