按照学科背景交叉互补原则，研究所分为四个研究小组，包含17个实验室，分别为：

表面物理组（Surface Physics）

组长：黄寒研究员

组员：牛冬梅副教授（中国科学院安徽光学精密机械所博士，日本理化学研究所合作研究2年）

结合超高速激光技术和表面分析技术，开展对材料的电子能量，动量，自旋超高速表面分析以研究各种动态过程，包含表面分析实验室（Surface Analysis Lab）、低温STM实验室（Low Temperature STM Lab）、多功能AFM实验室（Multifunctional AFM Lab）。

光学组（Optics）

组长：陶少华教授

组员：何军教授、肖思老师（武汉大学博士，新加坡国立大学博士后）

利用光学研究有机半导体的自旋注入，自旋注入的优化和控制，自旋散射的机理，概念自旋器件的研制，以及光镊技术的开发。包含超快激光实验室（Ultrafast Laser lab）、微纳光子学实验室（Micro/Nano-Photonics Lab）、单分子显微实验室（Single Molecule Microscopy Lab）、生物物理实验室（Biophysics Lab）、微纳器件实验室（Micro/Nano-Devices Lab）。

器件组（Device）

组长：阳军亮研究员

组员：杨兵初教授、周聪华老师(武汉大学博士，中南大学博士后)、邹应萍副教授(中国科学院化学研究所博士，加拿大拉瓦尔大学博士后)

对有机半导体器件工作机理和界面的作用进行研究，及研制低维半导体器件、二维自旋器件，微纳光子器件，太阳能叠层光伏器件等新概念器件，开发柔性印刷电子，痕量气体传感等技术，包含多功能蒸镀实验室（Multifunctional Evaporator Lab）、光电测试实验室（Photoelectric Measurement lab）、器件表征实验室（Device Characterization Lab）、材料合成实验室（Material Synthesis Lab）、光电器件制备实验室（Optoelectronic Device Fabrication）、热加工实验室（Thermal Processing Lab）、印刷光电子实验室（Printed Optoelectronics Lab）。

理论组（Theory）

组长：龙孟秋副教授(湖南大学博士，清华大学化学系博士后)

组员：何勇教授、刘小良副教授（中南大学博士、博士后）

纳米材料与结构的DFT和分子动力学模拟，特别是新型有机自旋、光电器件的理论模拟，包含器件模拟与仿真实验室（Devices SimulationLab）。