多金属原子簇化合物(polynuclear metal cluster compound)表现出独特的簇芯-配体协同的结构特征和金属间d-d作用和金属-配体间d-p/d-sp作用的电子结构特征。这使得多金属原子簇化合物成为研究新的光学、电学、催化和生物现象的新兴领域。揭示这些新现象、新性质的结构因素和微观起源，并且在微观水平上调控功能以发展新型功能材料是本方向的研究目标。

针对目标性质，采用水热合成和绝热绝氧反应技术，合成制备新的有机金属簇(配)合物。目前的目标是制备新颖的无心对称的晶体化合物，通过X-射线衍射技术和谱学技术(红外、紫外可见、核磁等)表征结构特征；通过磁性质、电学性质、粉末倍频技术和超级Rayleigh散射技术研究新颖物质存在的性质与功能；结合理论计算技术加以分析、判断、修饰和改进新物质的功能性质。在有机金属簇(配)合物中发现和制造新颖的具有一定功能的物质并竭力使之获得应用是本方向的研究目标。

介观尺度的团簇和超分子具有微观尺度分子(<10?)所未见的独特的性质并有可能在纳米尺度上制备和应用。研究体系从分子尺度演化到介观纳米尺度(10-100?)所引起的结构稳定性、电子结构变化及特殊性、物理性质的演变特点、规律及其内在原因，提出纳米材料和超分子材料的制备方向，并且在这一新兴领域中发挥理论计算科学的优势与作用是本研究方向的主要目标。

微量的过渡金属阳离子存在于生物体内并发挥着超乎人们意识的作用。在治疗疾病过程中有意识地引入某些过渡金属阳离子已在临床上证明是有效的和救命的。目前为止，过渡金属阳离子与生物分子靶标的作用机制有待开发。过渡金属离子与DNA的核酸碱基、磷酸基团、蛋白质中不同的氨基酸的作用机理微观到理论计算分析可以发挥弥补实验缺憾的作用。对常见的过渡金属阳离子与DNA碱基、五碳糖及磷酸基团的成键、非键机理的第一性原理计算研究是目前本研究方向的目标。