การศึกษาสารในระดับนาโนสเกลมีศักยภาพที่จะพัฒนาเป็นหัวใจของเศรษฐกิจโลก อนาคตจึงได้รับการวิจัยอย่างกว้างขวาง อย่างไรก็ดี การพัฒนาอย่างเป็นระเบียบระบบนั้นต้องการจากการเข้าใจฟิสิกส์พื้นฐาน ในอดีตนั้น การก้าวจากยุคอุตสาหกรรมสู่ความสำเร็จในยุคอิเล็กทรอนิคส์ เป็นไปบนพื้นฐานอันเข้มแข็งขององค์ความรู้ที่ใช้ในการผลักดันเทคโนโลยี โดยเฉพาะงานวิจัยฟิสิกส์ทฤษฎีคำนวณเชิงลึกอันเข้มแข็งที่ช่วยแก้ปัญหาเทคนิค ต่างๆทำให้ยุคอิเล็กทรอนิคส์ประสบความสำเร็จอย่างสูงในเวลาอันรวดเร็ว การจะพัฒนาวงการวิจัยด้านนาโนเทคโนโลยี ให้สัมฤทธิ์ผลนั้น จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีการสนับสนุนงานวิจัยเชิงทฤษฎีคำนวณควบคู่กันกับ งานวิจัยเชิงทดลองจึงจะทำให้เกิดการพัฒนาอย่างเข้มแข็งบนรากฐานอันมั่นคง อย่างไรก็ดี การคำนวณในระดับ First Principles Calculations (FPC) ที่ปัจจุบันใช้อย่างกว้างขวางในการศึกษาสมบัติของสารกึ่งตัวนำนั้น มีข้อจำกัดในด้านของขนาดของระบบซ้ำๆ ที่สามารถคำนวณได้ กล่าวคือ มีหน่วยย่อยที่ใหญ่ที่สุดได้ประมาณ 100 อะตอม สำหรับระบบใหญ่มากๆ เช่น หลายหมื่นถึงระดับล้านอะตอม สามารถใช้เทคนิควิธีคำนวณที่หยาบกว่า เช่น การคำนวณแบบ Empirical Potential Method (EPM) ซึ่งเป็นระเบียบวิธีคำนวณเน้นที่ให้คำนวณได้เร็ว แต่ความน่าเชื่อถือ และความแม่นยำของการจำลองพฤติกรรมอิเล็กตรอนซึ่งเป็นหัวใจหลักในการใช้จำลอง ผลการทดลองไม่สามารถเทียบได้กับการคำนวณระดับ FPC ทั้งนี้จะเห็นได้ว่าระบบที่มีขนาดในเรือนนาโนเมตร มีจำนวนอะตอมที่อยู่ระหว่างการคำนวณสองระดับดังกล่าว กล่าวคือ มีจำนวนอะตอมมากสำหรับที่จะคำนวณแบบ FPC และ มีจำนวนอะตอมน้อยสำหรับที่จะคำนวณแบบ EPM ซึ่งหมายความว่า หากจะจำลองระบบอะตอมในระดับนาโนสเกลโดยใช้การคำนวณระดับ FPC ก็จะต้องใช้ทรัพยากรคอมพิวเตอร์ระดับ Super Computer และต้องใช้เวลาในการคำนวณนาน แต่หากจะใช้ EPM ซึ่งใช้ทรัพยากรคอมพิวเตอร์และเวลาน้อยมาก ก็ได้ผลการคำนวณที่ไม่ดี ดังนั้น อาจจะพัฒนาการคำนวณให้ดีขึ้นได้โดยการผสาน EPM และ FPC ที่ปรับแปลงให้ใช้ทรัพยากรลดลง แต่ให้ผลการคำนวณที่แม่นยำกว่าการคำนวณในระดับ FPC เพื่อให้เหมาะกับการคำนวณสารในระดับนาโนสเกล โครงการนี้ในระยะแรก จะเน้นการวิจัยศึกษาถึงการคำนวณสารกึ่งตัวนำโดยเน้นการศึกษาโครงสร้างการ เรียงตัวของอะตอมในระดับนาโนสเกลและผลทางแสงไฟฟ้าและแม่เหล็กที่สามารถวัดได้โดยการทดลอง ตัวอย่างหัวข้อวิจัย ได้แก่ 1) การศึกษาความบกพร่องและสารเจือที่เป็นจุดกำเนิดสีในอัญมณี 2) ความสัมพันธ์ระหว่างการเรียงตัวของอะตอมในอัลลอยกับสมบัติทางไฟฟ้า และ 3) การออกแบบอนุภาคนาโนให้มีสมบัติทางไฟฟ้าตามต้องการ เป็นต้น ผลอันหนึ่งของโครงการนี้ นอกจากการศึกษาสมบัติของสารแล้ว คาดว่าจะได้ระเบียบวิธีที่จะสามารถนำไปประยุกต์ใช้คำนวณโครงสร้างการเรียงตัวของอะตอมในระบบอื่นๆ ได้อีกด้วย