为了保持竞争力，企业和政府都在不断寻找新技术或新能源的原材料。这些材料将使他们的产品更快、更轻、更强或更高效。谁先开发出这些材料，谁就会在竞争中占据显著优势。
近年来，越来越明显的是，获得并保持这种优势的关键是计算研究。
“过去需要数年才能解决的问题现在一个月就能解决，”他说Srikanth Patala他是北卡罗来纳州立大学的材料科学和工程研究员。
计算研究以各种方式使用复杂的模型，所有这些都促进了材料科学和工程。
“这些计算模型可以帮助研究人员理解实验的结果，确定未来实验最有希望的途径，并让我们深入了解在实验室中不容易探索的过程，”北卡罗来纳州的研究人员说没有布伦纳他是计算材料研究领域的先驱，自20世纪80年代末以来一直在该领域发表论文。“例如，计算研究帮助我们理解核反应堆中材料的行为，这些材料暴露在高水平的热和辐射中。”
Patala说:“我们现在可以使用模型来设计新材料，这些材料具有特定的特性，可以用于任何特定的应用。”
“通过使用计算模型，我们可以评估数百种或更多可能的材料组合，”Brenner解释道。“使用传统的实验方法来评估这些组合可能需要数年时间，但我们可以将范围缩小到少数最有前途的材料组合。”
“在北卡罗来纳州立大学，有很多人把计算研究作为一种获取有意义的洞察力的方式，了解如何设计新材料，”他说道格·欧文他是北卡州立大学的另一位材料研究员。“最终，这让我们的研究人员比不使用这些能力的研究人员有了很大的优势。”
例如，布伦纳的实验室最近领导了一项研究，以了解是什么原因导致金属氧化物垢沉积在核反应堆的燃料棒上——这项工作既危险又难以置信(如果不是不可能的话)，使用传统的实验技术。
“我们的发现将使开发消除这些鳞片的新技术成为可能，这将使反应堆更有效率，并延长核燃料棒的寿命，”布伦纳说。
但是材料科学的计算研究远远超出了核能。
“我们研究光学和电子材料、结构材料、能量材料和软材料，”欧文说。“我们谈论的是从电子和led到制药和生物医学设备的应用。”
换句话说，理论模型可以为现实世界的问题提供实际的解决方案。
远离学术界的人也注意到了。
2011年，白宫公布了其材料基因组计划(MGI)，称先进材料“对经济安全和人类福祉至关重要，在旨在应对清洁能源、国家安全和人类福祉挑战的行业中具有应用价值。”但白宫也指出，将新材料引入市场需要的时间太长，并强调要“加快发现和部署”先进材料，以确保美国在全球经济中保持竞争力。
简言之，MGI敦促美国材料研究界将计算研究与实验研究结合起来，以加快开发可广泛应用的新材料。这对北卡罗来纳州立大学来说是个好消息。
“我们有美国最大的材料科学计算研究项目之一，”他说雅苒Yingling他是北卡罗来纳州的一名材料研究员。长期以来对计算研究的关注使北卡罗来纳州立大学处于令人羡慕的地位。
“在MGI出现之前，我们就已经有效地实施了MGI模型，”Brenner说。“我们一直相信，计算和实验研究人员能够也应该合作，解决仅靠理论或实验无法充分解决的具有挑战性的问题。”
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