講座名称：物理化学
物質が機能を発揮する最小単位である分子，並びに分子集合体，その延長として 固体と表面界面の構造を精密に解析する。そのために超高速レーザー分光装置や超高分解能レーザー分光装置，そして時間分解電子スピン共鳴法に よる精密構造解析技術，原子を識別できる空間分解能をもった顕微鏡装置などを駆使して，気相反応・溶液反応・触媒反応・生体反応などのメカニズムとダイナミクスを理解し制御するための教育研究を行う。
講座名称：無機化学
固体化学分野では，金属錯体系イオン液体，分子性固体，酸化物系固体の新規合成とそれらの電子物性（磁性，伝導性，光物性など）や反応性（熱，光，触媒など）に関する研究を行う。溶液化学分野においては，油水界面および電極界面での電荷移動の解明と分離・検出法への応用，イオン溶媒和の理論に関する教育研究を行う。状態解析化学分野では，先端的な分光手法を用いて，溶液(主に水溶液)における溶媒和構造や動的挙動の研究，および生物無機化学系（主に光合成系等）における励起エネルギー移動の研究を行う。
講座名称：有機化学
有機化学分野及び生物化学分野の基礎研究を行う。具体的には，有機化学分野においては，有機化合物の効率的合成，触媒反応，不斉合成反応の新規開発，及び合成した有機分子または有機超分子の機能開発に関する教育研究を行う。生物化学分野においては，タンパク質を中心とした生体分子の高次構造解明，設計，及び機能発現，理論化学的手法を用いた分子シミュレーションに関する教育研究を行う。
講座名称：構造解析化学連携講座（（財）高輝度光科学研究センター）
シンクロトロンの発生する高輝度の放射光Ｘ線を利用して，働いている生体分子の構造を高空間・時間分解能で解析したり，粉末材料から回折像を記録することで新規材料・機能性材料の開発を行なったりする。この目的のために，髪の毛より遥かに細いＸ線マイクロビーム，超高速のＸ線検出器，先進的な構造解析アルゴリズムなどを駆使して研究を行なう。
講座名称：理論生物化学連携講座（（独）理化学研究所）
細胞内でのタンパク質の構造安定性や分子運動を理解することは，生体反応を理解するためにも重要である。分子混雑や流体力学的効果などの細胞内環境を露に考慮した解析を行うために，スーパーコンピュータ「京」などを用いた大規模分子動力学計算を実施する。また，タンパク質折れ畳み過程や誤った折れ畳み過程（ミスフォールディング）の分子機構についても，シミュレーションを用いて原子レベルの解像度で調べる。
