As propriedades dos materiais podem sempre ser explicadas a partir da interação entre seus menores constituintes, os átomos, porém uma descrição precisa dessas interações depende de fenômenos tratados pela mecânica quântica. Atualmente, existem ferramentas computacionais capazes de resolver as equações da mecânica quântica para qualquer material de maneira aproximada mas com confiabilidade suficiente para explicar muitos resultados experimentais. Essas ferramentas são agrupadas sob o nome de métodos de primeiros princípios e diferente dos métodos experimentais que medem propriedades diretamente, o método de primeiros-princípios é uma simulação que trabalha com a chamada função de onda do sistema. A função de onda do sistema é uma entidade física fundamental e por isso permite inferir qualquer propriedade do sistema e também explicar sua origem. Por esse motivo, a simulação computacional por primeiros princípios é muito mais generalista e alcança um detalhamento que nenhuma caracterização experimental é capaz.
Dessa maneira, o nosso grupo utiliza cálculos de primeiros-princípios para compreender como surgem propriedades observadas em materiais obtidos experimentalmente e também prever quais seriam as propriedades de um determinado material antes de ser sintetizado. Alguns exemplos de aplicações bem sucedidas dos métodos de primeiros-princípios em nosso grupo foram:
♦ explicar a origem da foto e radioluminescência de perovskitas a partir de um estudo sistemático de defeitos pontuais no sistema;
♦ explicar modificações estruturais na interface de sistemas core-shell e discriminar propriedades eletrônicas que surgem dessas alterações;
♦ estimar propriedades ópticas e eletrônicas de um determinado composto e assim verificar seu potencial para determinada aplicação em fotônica.