L'étude des espèces isolées à partir de substrats ou de l'environnement permet d'accéder à la nature fondamentale de la matière, telle que la décrit la mécanique quantique – à savoir les niveaux d'énergie électroniques et vibrationnels –, ce qui fournit des informations sur la structure et la dynamique de cette matière. Ces espèces peuvent aller des atomes et des molécules simples aux ions, radicaux, biomolécules, agrégats, nanoparticules et espèces dissoutes en solution.

L'interaction lumière-matière est essentielle pour comprendre notre monde, depuis l'univers quantique des électrons, des atomes et des molécules jusqu'aux espèces neutres et ioniques interstellaires. Les informations relatives à cette grande diversité d'espèces isolées nous sont transmises par l'absorption de la lumière, qui entraîne l'excitation des mouvements électroniques et nucléaires et nous permet d'acquérir des connaissances sur les espèces chimiques, les niveaux d'énergie électronique, la dynamique électronique et nucléaire ainsi que la réactivité chimique. Les mesures effectuées dans le cadre de la section « Processus fondamentaux dans les systèmes isolés » ciblent cette interaction clé et visent à mieux comprendre les propriétés fondamentales de formes simples de matière isolées de tout environnement interactif. L'étude des éléments constitutifs fondamentaux de la matière, isolés de tout environnement, permet d'accéder à leurs niveaux d'énergie électronique non perturbés, qui peuvent être utilisés pour valider et améliorer les calculs et modèles théoriques de la mécanique quantique, conduisant ainsi à une compréhension plus approfondie des forces qui régissent les réactions chimiques ainsi que de la structure et des propriétés des matériaux.