Im Mittelpunkt der grundlagenorientierten Vertiefungsrichtung Moleküle, Cluster und Plasmen steht der strukturelle Aufbau und das dynamische Verhaltens von Materie. Insbesondere quantenmechanische Effekte (z.B. Zustandsquantisierung, Austauschwechselwirkung, Auswahlregeln, Interferenz- und Kohärenzphänomene von Materiewellen, Tunneln) spielen für die Erklärung (und Analyse) der Physik auf atomaren Skalen eine wichtige Rolle und werden detailliert behandelt.

Das Spektrum der betrachteten Systeme reicht von Elementarteilchen über Atome, Moleküle und Cluster bis hin zu Nanoteilchen und dichten Plasmen. Kurz gesagt - aus verschiedenen Blickwinkeln wird der fundamentalen Frage nach den mikroskopischen Ursachen der statischen und dynamischen Eigenschaften von Materie nachgegangen. Den Studierenden werden dabei Verbindungen zwischen der elektronischen und molekularen Struktur und den resultierenden physikalischen, optischen, chemischen und magnetischen Eigenschaften aufgezeigt.

Neben spezifischen Kenntnissen und Methoden zur Beschreibung und Analyse der verschiedenen Systeme werden anspruchsvolle systemübergreifende Konzepte der Quanten- und Vielteilchenphysik, Ultrakurzzeitdynamik und Licht-Materie-Wechselwirkung vermittelt. Weiterführende wissenschaftliche Themen zur Struktur und Dynamik von Atomen, Molekülen, Clustern, Oberflächen und dichten Plasmen bis hin zu Fragen der Astro- und Planetenphysik sowie Bezüge zu aktuellen technologischen Entwicklungen werden beleuchtet.