Нанобүтцэт материалуудыг судлахын тулд молекул динамик, Монте-Карло арга, нягтын функциональ онол гэх мэт янз бүрийн симуляцийн аргуудыг ашигладаг. Мөн квант механик, статистик механик, термодинамик зэрэг сэдвүүдийг хамарч, дараагийн хэлэлцүүлгийн онолын үндэслэлийг бий болгоно.