Das Department für Chemie und Biochemie beinhaltet derzeit 17 strukturell definierte Professuren, die in der Anorganischen, Organischen, Physikalischen und Theoretischen Chemie sowie der Biochemie angesiedelt sind. Weitere wesentliche strukturelle Einheiten sind die fünf Analytik- und Serviceplattformen in den Bereichen Röntgendiffraktion, Elektronenmikroskopie, Massenspektrometrie, Kernspinresonanzspektroskopie und Chemikalienmanagement. Die wichtigsten Forschungsaktivitäten der Kölner Chemie liegen in den Bereichen „Materials, Biological und Synthetic Chemistry“:

Im Forschungsbereich „Materials Chemistry“ werden die Entwicklung und Nutzung maßgeschneiderter Funktionswerkstoffe untersucht. Die Forschungsaktivitäten der beteiligten Arbeitsgruppen erstrecken sich von dispersen Werkstoffen, über nanoskalige Beschichtungen bis hin zu porösen Materialien. Sie gehen über die reine Grundlagenforschung an den Materialien selbst bis hin zur Translation der Materialinnovation in die Anwendung. Die verschiedenen Anwendungsbereiche umfassen die Energieforschung, organische Elektronik, Löschschäume, Sensorik, Photochemie und die Medizintechnik.

Im Forschungsbereich „Biological Chemistry“ wird als ein Schwerpunkt die weitere Biogenese eines Proteins nach der ribosomalen Polypeptidsynthese untersucht. Die Kombination dieser Expertise mit Aspekten der Synthese und Anwendung kleiner Verbindungen zur Regulation von Proteinfaltung, -lokalisation und -aktivität ist dabei ein wesentlicher Fokus der Forschung. Weiterhin wird die Thematik der Proteinprozessierung/-modifikation hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die molekulare Funktion und die Konsequenzen für zelluläre und organismische Funktion zunehmend in den Blick genommen. Hierbei soll insbesondere die Struktur-Funktionsanalyse mittels hochaufgelöster Elektronenmikroskopie untersucht werden.

Das Kölner Department für Chemie und Biochemie hat eine traditionelle Stärke im Bereich der Synthesechemie. Die auf hohem Niveau etablierte molekulare Übergangsmetallkatalyse und Photokatalyse wurde in den letzten Jahren durch die Organokatalyse ergänzt. Unter Einbezug der „angewandten Computerchemie“ sowie der NMR- und Massen-Spektroskopie können Reaktionsmechanismen aufgeklärt und Reaktionszwischenstufen nachgewiesen werden. Auf Basis eines vertieften mechanistischen Verständnisses werden durch Zusammenführung von Konzepten aus den Teildisziplinen neue Transformationstypen für die Umwandlung chemischer Verbindungen erschlossen.