中心在初期阶段所定的研究重心是量子输运，量子磁性及自旋电子学，纳米团簇及纳米催化，纳米等离激元学，及清洁能源。这五个领域均属当今世界物理、化学、与材料科学的前沿，有强烈的交叉性及关联性；其发展既孕育于基础科学上的重大突破，又兼具保护国家利益与促进世界和平的前瞻性使命。随着中心的发展与世界在相关学科的演变，中心的主攻方向也将作出相应的扩展与调整。

　　五个领域简介如下：

　　量子输运：低维、强关联系统的导电性；分子电子学；纳米电子器械的第一性原理设计等。

　　量子磁性及自旋电子学：从磁性原子到微磁系统的基础研究；磁性半导体；自旋耗散机理；自旋动力学；自旋霍耳效应等。

　　纳米团簇及纳米催化：新颖纳米团簇的量子设计与合成；纳米团簇及其他纳米或量子材料的物理与化学性质，尤其是与环保密切相关的催化性质。

　　纳米等离激元学：新型纳米金属材料的非线性光学性质；表面拉曼增强的机理与应用；单分子探测。

　　清洁能源：旨在提高太阳能吸收率的功能材料的研发与应用；水的吸附与分解机理；氢的产生与储存等。