分子反应动力学是现代化学中必不可少的一个重要分支。随着交叉分子束技术、激光技术及分子检测技术的发展与应用，实验上对分子碰撞散射动力学的研究已可达到态-态化学反应水平。然而，实验研究常常不足以对动力学过程进行清晰的认识。这需要理论研究的补充与实验研究的相互促进，从分子层面上研究化学反应基元过程的详细机理。这类研究不仅为众多基元反应的机理提供了量子态层面的认识，还为一些重要的化学过程提供了十分详细的动力学信息。

    高精度势能面是分子光谱和反应动力学计算的关键。随着研究体系自由度的增加，且许多反应过程需考虑多个电子态及其非绝热耦合，人们越来越意识到高精度势能面的构建是动力学研究的瓶颈。

    分子光解过程是化学中的核心问题之一，在大气化学、星际化学、燃烧化学和环境化学等方面十分重要。量子态分辨的光解动力学研究可以解释光解过程详细的微观动力学机制，进而有助于人们调控反应途径和产率。

    气相分子与金属表面相互作用是当前理论与计算化学研究的具有挑战性的前沿领域之一。此类相互作用涉及到分子在金属表面上的吸附、脱附、解离和散射等动力学过程，气相小分子在金属表面的解离吸附与很多重要的多相催化过程（如蒸汽重整、水煤气转换、费托合成等）密切相关，且通常是其中的决速步骤。因此，深入理解小分子在金属表面解离的微光机制对于发展催化模型和设计高效的多相催化过程具有重要意义。