分子科学作为连接基础理论与应用研究的桥梁，通过与医学、人工智能、能源、材料、信息、环境等领域的深度交叉融合，推动面向国家重大需求和世界科技前沿的基础和应用研究。本分中心聚焦分子识别、分子转化、分子储能三大方向，通过“理论计算-AI赋能-创新研究-产业转化”的科研链条，旨在精准医学、能源转换和存储、智能材料等领域实现从基础理论到产业应用的突破性进展。

1. 分子识别：人工合成受体的生物医药应用

分子识别是生命活动的核心。人工合成受体的分子识别研究是理解、模拟和干预生命过程的必经之路，也是实现精准医疗的必要条件。限制人工受体生物医药应用的关键挑战在于如何实现复杂生理环境下的高效分子识别。本研究方向拟结合团队积累的大量识别数据，建立高质量分子识别数据集，发展机器学习驱动的分子识别研究新范式，通过挖掘多样性生物活性物质的内在识别和组装规律，利用所开发的大环主体模块化精准合成方法，实现按需定制高效识别受体，重点围绕疾病标志物检测、毒剂对抗、药物可控递送等领域开展应用基础研究和产学研转化探索。

2. 分子转化：碳中和与可持续催化转化

分子转化是化学变化的本质核心。作为支撑碳中和目标的关键技术，可持续催化转化既是推动能源结构绿色转型的核心驱动力，更是破解资源环境约束的重要路径。针对催化剂成本高、反应机制不明确、工业放大困难等挑战，本研究方向整合多尺度理论计算、人工智能优化与反应工程技术，致力于构建高效低能耗的分子转化体系。通过建立“电子结构-吸附能-反应路径”的精准关联模型，开发新型反应器与过程强化技术，研发可高效降解污染物的分子催化体系，以此推动二氧化碳高值化利用、绿氢制备及人工固氮等绿色工业进程，助力资源循环与污染治理的协同发展。重点突破传统催化技术的固有瓶颈，为清洁能源开发、绿色化工升级及碳中和目标达成提供核心技术支撑。

3. 分子储能：高密度能量转换和存储材料

分子储能是解决能源危机与环境问题的关键。分子储能技术通过可调控的化学键和电子转移机制，实现电、光、热等多种能量的高效存储与转换，具有高能量密度、可定制化和环境友好等优势。限制分子储能技术大规模应用的关键挑战在于如何提升器件储能效率、循环稳定性和成本效益。本研究方向拟结合团队在储能分子设计、合成、能量储存和转换器件的组装和性能测试等方面研究基础，聚焦新型储能分子设计，基于计算化学和人工智能筛选，优化各类储能分子和钙钛矿杂化材料等的能量转换和储存性能。通过挖掘功能分子的内在储能与转换规律，开发锂离子电池、分子太阳能光储和光电催化器件等高效能量转换系统，提升器件能量密度和循环稳定性。