Die Vorhersage der elektronischen Eigenschaften eines neuen Materiales oder Bauelementes ist nur dann zuverlässig, wenn die relevanten - also auch insbesondere quantenmechanische Effekte - berücksichtigt werden.

Im Zuge der voranschreitenden Verkleinerung elektronischer Bauelemente hin zu nanostrukturierten Bauteilen ergeben sich atomskalige Effekte, welche sich nur unter Zuhilfenahme von ab initio Methoden beschreiben lassen.
Nur so ist zum Beispiel eine exakte Vorhersage von Tunnelströmen, dielektrischen Eigenschaften, Defektbildungsenergien oder Zustandsdichten und Bandstrukturen möglich.

Die Abbildung zeigt ein Beispiel atomskaliger Berechnungen zur Bestimmung der elektronischen Eigenschaften.