李遠哲的學術研究生涯始於大學時代,由鄭華生(Hua-sheng Cheng)教授指導,研究用紙電泳分離鍶與鋇。1959年入國立清華大學(新竹)原子科學研究所放射化學組碩士班,論文由浜口博(H. Hamaguchi)教授指導,研究溫泉沉積物礦質北投石含有的天然放射性同位素。1962年赴美國加州大學柏克萊分校就讀化學系博士班,論文由馬漢(Bruce Mahan)教授指導,研究電子激發的鹼金屬原子的化學離化過程(chemiionization processes of electronically excited alkali atoms)。
在此期間,李遠哲逐漸對離子-分子間作用以及分子散射的動力學(ion-molecule reactions and the dynamics of molecular scattering),尤其是利用交叉分子束研究反應動力學(crossed molecular beam studies of reactiondynamics),產生興趣。1967年,李遠哲去哈佛大學在赫施巴赫的指導下進行博士後研究。赫施巴赫讓兩位研究生跟隨李遠哲精巧的構想與設計工作,在短短不到兩年的期間,由於李遠哲不眠不休的工作,終於組裝完成了世界上第一部交叉分子儀。拓展了交叉分子束法的應用範圍,同時也在物理化學領域上,開拓了一個全新的研究領域。赫施巴赫後來還因此多次誇稱李遠哲為「物理化學界的莫札特」。
交叉分子束方法
1968年李遠哲離開哈佛大學,應聘至芝加哥大學。 1974年應聘至加州大學柏克萊分校與勞倫斯柏克萊國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory,簡稱LBNL)。 1984年返台協助籌辦中央研究院原子與分子科學研究所。 1986年以台裔美國人的身份獲得諾貝爾化學獎。 1994年放棄美國國籍,返國擔任中央研究院院長。
1980年代末期至1990年代初,原分所一口氣延攬了近二十位優秀的青年科學家回國服務,這在當時,也引起了不小的轟動與震撼。而且在成立短短二十年內,原分所年年在表面物理、雷射光學、化學動態學及大氣化學等等領域,屢有突破性的研究成果發表。基於此,美國知名物理化學家Sylvia T. Ceyer,在2006年美國國家科學院院士會議上,還公開發表「美國的化學動態學研究遠遠不及台灣……」言論。
除此之外,近年來,原分所也不斷地孕育出非常頂尖的青年研究人才,例如中研院物理所林耿慧、中研院基因體中心的王亦生、中興大學的林寬鋸、東華大學的彭文平、中國科學院大連化學物理所的楊學明、加州理工學院的郭青齡(failed tenure,於該校助理教授任期止於2014年3月)、夏威夷大學的Ralf I. Kaiser、佛羅里達國際大學的梅亞歷、東京大學的加藤毅等等,儼然已經成為一個世界公認的頂尖學術中心,而有人因此戲稱其為「原分所學派」。