К концу 60-х годов стала очевидной тенденция широкого проникновения физико-математических методов практически во все области химии. Откликом на это было решение Ученого совета химического факультета университета о создании первой в нашей стране кафедры квантовой химии.

Практические шаги по осуществлению данного решения были предприняты деканом химического факультета А. Н. Муриным и директором НИИ химии А. Г. Морачевским при поддержке профессора физического факультета, крупного специалиста в области квантовой механики М. Г. Веселова. Результатом явилось создание в 1967-1968 гг. кафедры квантовой химии. На должность заведующего был приглашен тогда еще доцент физического факультета А.В. Тулуб.

Первоначальный коллектив кафедры составили: химик В.И. Барановский, математик В. Ф. Братцев и физики-теоретики Н. П. Борисова и Р. А. Эварестов. Такой состав сотрудников кафедры позволил охватить практически все направления современной квантовой химии.

Первым заведующим кафедры квантовой химии был Александр Владимирович Тулуб, доктор физико-математических наук, профессор, академик РАЕН. Он автор более 120 научных трудов в различных областях теоретической физики и химии. В сферу научных интересов А. В. Тулуба входят неэмпирические и полуэмпирические расчеты поляризуемости молекулярных систем, теория вандерваальсовых взаимодействий молекулярных цепочек с поверхностью, расчеты колебательных спектров молекул, неэмпирические расчеты метастабильных частиц, применение методов квантовой электродинамики к расчету электронной плотности на ядрах тяжелых элементов.

В настоящее время кафедру возглавляет доктор физико-математических наук, профессор, действительный член РАЕН и иностранный член Латвийской Академии наук Роберт Александрович Эварестов. Он является широко известным специалистом в области квантовой химии, автором 200 научных работ, среди них шести монографий. Р. А. Эварестов проводит исследования по теории многоэлектронных систем, начатые во всемирно известной Петербургской школе акад. В. А. Фока и его учеников – профессоров М. И. Петрашень и М. Г. Веселова.

Им развито новое научное направление современной теоретической химии — квантовая химия твердого тела, в основе которого лежит применение для решения задач химии твердого тела молекулярных моделей кристаллов и расчетных методов теории молекул. Развитый в его работах подход базируется на сопоставительном анализе симметрии молекул и твердых тел и существенном использовании локальной симметрии атома в многоатомной системе.

С самого начала работы на кафедре квантовой химии доктор химических наук, профессор Виктор Иванович Барановский, член-корр. РАЕН, занимался изучением электронной структуры комплексов переходных металлов. На основе квантовохимических расчетов и теории возмущений он совместно с О. В. Сизовой установил электронный механизм трансвлияния. Под его руководством были созданы в то время уникальные для нашей страны комплексы программ для полуэмпирических и неэмпирических расчетов молекулярных систем и начали проводиться исследования простейших химических реакций с учетом эффектов корреляции электронов.

В настоящее время область научных интересов В. И. Барановского включает квантовую химию возбужденных состояний комплексов и изучение сложных наносистем на основе кластеров переходных металлов и «обычных» моноядерных комплексов.

Кандидат физико-математических наук, доцент Вадим Федорович Братцев работал на кафедре с момента ее основания. Он одним из первых в стране начал проводить расчеты электронной структуры атомов и ионов методом численного интегрирования уравнений Хартри — Фока. В дальнейшем им были созданы программы для проведения релятивистских атомных расчетов. В рамках программы международного сотрудничества в области физики плазмы и астрофизических исследований, им были выполнены расчеты сечений рассеяния быстрых электронов на атомах.

Кандидат химических наук, доцент Андрей Иванович Панин является одним из первых выпускников кафедры квантовой химии (1970 г.). В сферу его интересов входят учет эффектов электронной корреляции, расчеты поверхностей потенциальной энергии молекулярных систем, математические методы квантовой химии. В последние годы им был предложен вариант метода наложения конфигураций, базирующийся на системе линейных ограничений на заселенности групп МО, и разработаны соответствующие алгоритмы и программы, а также доказана теорема, позволяющая по набору молекулярных орбиталей и их чисел заполнения явно восстанавливать многоэлектронные волновые функции.

Кандидат химических наук, доцент Сергей Георгиевич Семенов является выпускником кафедры квантовой химии 1971 г. В 1973-1980 гг. им было предложено теоретическое определение валентности как удвоенной дисперсии числа электронов, принадлежащих атому в химическом соединении, в 1977 г. введено понятие неподелённой электронной заселенности. Им сформулирован обобщенный метод самосогласованного поля, позволяющий учитывать известные равенства, которым должна удовлетворять матрица плотности.

Доцент А. В. Бандура в сотрудничестве с Р. А. Эварестовым работает над проблемами энергетики и структуры поверхностей кристаллических оксидов. Для расчета электронной структуры поверхностей используются современные методы квантовой химии. В качестве объектов исследования выступают простые и сложные оксиды переходных и непереходных металлов: TiO₂, SrZrO₃, SnO₂, MgO и т.д. Совместно с Пенсильванским университетом (США) им выполняются исследования систем, моделирующих адсорбцию воды и некоторых ионов на поверхности упомянутых кристаллов. Результаты квантовохимических расчетов используются для создания парных потенциалов взаимодействия, которые затем применяются в статистико-термодинамическом моделировании гетерогенных систем, возникающих на границе оксид-раствор, методом молекулярной динамики.

Исследования практически во всех областях современной химии и квантовой химии в особенности связаны с большим объемом вычислений. Поэтому, начиная с конца 80-х годов, на кафедре квантовой химии действуют учебные дисплейные классы, обеспечивающие непосредственную работу студентов химического факультета с компьютерами. Кроме того, сотрудники кафедры, аспиранты и студенты производят расчеты с использованием кластеров Петродворцового телекоммуникационного центра, построенных на базе мощных современных компьютеров. Расчеты производятся с использованием программных комплексов GAUSSIAN 2003 и GAMESS, широко применяемых в мировой практике расчетов.