Las propiedades de un material dependen de su estructura interna. Al variar la estructura mediante aleaciones o tratamientos térmicos, se pueden modificar las propiedades de un material, las cuales incluyen propiedades químicas, físicas, mecánicas, económicas y estéticas. Los científicos diseñan nuevos materiales estudiando a nivel atómico y molecular las propiedades de los materiales existentes y utilizando herramientas de diseño asistido por computadora.