본 연구실은 계산화학에 기반한 다양한 분자과학 연구를 수행하고 있다. 어떻게 유용한 분자를 설계할 것인가? 이렇게 설계된 분자를 어떻게 합성할 것인가? 이 두가지 근본적인 질문에 첫째, 분자의 전자구조 연구를 위한 양자화학 방법론 개발 및 응용 연구를 수행한다. 양자화학은 계산화학의 큰 축으로 지난 수십년 동안 눈부신 발전을 거듭해 왔다. 본 연구실에서는 최신의 양자이론을 바탕으로 보다 빠르고, 정확한 소프트웨어 개발을 위해 ACE-Molecule이라 불리는 자체 코드를 개발하였고, 이를 활용해 촉매 활성 메커니즘, OLED 분자 설계 등 응용 연구를 병행하고 있다. 둘째, 최신 딥러닝 알고리즘을 활용하여 특정 목적에 맞는 최적의 분자를 효율적으로 설계하는 방법을 개발하고 있다. 그 응용 분야로 신약 개발 초기 단계에서 많은 시간과 비용을 동반하는 선도물질 설계에 적용하고 있다. 셋째, 화합물 합성 설계를 위해 기존의 계산화학 방법과 다양한 인공지능을 결합한 하이브리드 모델을 개발하고 있다. 자동화된 합성 메커니즘 규명 및 합성 루트 설계를 목표로 하고 있으며, 이후 합성 로봇과 결합된다면, 미래에는 3D 프린터와 같이 분자 합성이 가능할 지도 모른다.