وفي هذا المحور يتم تصميم المواد ودراستها نظريا قبل البدء في تحضيرها معمليا لدراسة الخواص المتوقعة وعمل النماذج النظرية. ويتميز بعض أعضاء هيئة التدريس في قسم الرياضيات والفيزياء بخبرة واسعة في هذا المحور.ويتم  كذلك استخدام المحاكاة والتخطيط المنطقي كدليل علمي للدراسات المخبرية. كما أن هذه الدراسة تساعد على استكشاف خواص كيميائية وفيزيائية وغير ذلك من الخواص الأخرى للمواد الجديدة.

حيث أن الحاجة إلى مثل هذه البرامج الدقيقة في التنبؤ بخواص وسلوك المواد المتقدمة نال اهتمام الكثير من الباحثين في مختلف المجالات خاصة المواد الإلكترونية. وبناءاً على ذلك فإن الهدف من هذا البرنامج هو التعليم والتطوير لمجموعة من الباحثين الأكاديميين في عمليات المحاكاة والتخطيط والتخمينات الكمبيوترية المنطقية .