Для изучения переходных структур, образующихся в реальном времени процесса химической реакции, необходимо использовать сверхбыстрые методы диагностики структурной динамики молекулярных систем. На протяжении многих десятилетий оптические методы применялись для изучения энергетических состояний и структур промежуточных продуктов химических реакций со все более высоким временным разрешением. Хотя в некоторых случаях оптические методы показывают много деталей, в конечном итоге результаты этих наблюдений дают только косвенную информацию о структуре промежуточных соединений химических реакций. Экспериментальное наблюдение поведения вещества в пространственно-временном континууме на ультракоротких масштабах является необходимым первым шагом для объяснения и, в последующем, управления неравновесными процессами и функциональностью исследуемых систем, позволяет проследить взаимосвязь между элементами триады "структура-динамика-свойство" и/или триады "структура-динамика-функция". Результаты этих исследований дают необходимую новую информацию для тестирования теоретических подходов к описанию когерентной неравновесной химической динамики молекулярных систем. Изучение временной последовательности ультрабыстрых процессов, происходящих при эволюции промежуточных структур в ходе химических реакций требует интеграции информации, которая может быть получена при использовании взаимодополняющих дифракционных и спектральных методов, основанных на различных физических явлениях. Интеграция данных ультрабыстрых дифракционных и спектроскопических методов позволяет исследовать когерентную динамику вещества. Применение квантово-химических расчетов позволяет объяснить результаты экспериментальных исследований, особенности неадиабатического поведения промежуточных структур и переходных состояний химических реакций молекулярных систем. В монографии анализируются достижения быстро развивающейся области современной химии, - фемтохимии или когерентной химии. Монография предназначена для широкого круга читателей, интересующихся проблемами строения вещества, в том числе исследования структуры и динамики наноматериалов, - научных работников, аспирантов и студентов, специализирующихся в этой увлекательной и интенсивно развивающейся области современной науки.