O Laboratório de Estrutura Eletrônica dos Materiais (LEELMAT) surgiu com a proposta de estudar as propriedades eletrônicas, energéticas, estruturais, vibracionais e termodinâmicas de nanomateriais. Para tanto, fazemos uso da  síntese da análise teórica com a física computacional. Dessa  forma, nossa metodologia permite uma abordagem alternativa e complementar aos ensaios experimentais tradicionais. Os materiais de interesse incluem tanto os já conhecidos, propiciando um entendimento mais profundo de suas propriedades, assim como materiais novos, ajudando na predição de propriedades para um uso pré-determinado. Inicialmente, as estruturas estudadas eram  nanotubos, nanocones, pequenos “clusters”, metais e ligas metálicas. Os nanotubos e os nanocones eram formados por carbono ou por nitreto de boro.

        Dentro da linha de  semicondutores, a  ênfase era estudar defeitos simples e complexos em GaAs, BN, InP, Ge, Si, etc. Materias amorfos eram  também o objeto de estudo, em particular o papel desempenhado por defeitos (vacâncias e antissítios) em silício e germânio na transição cristal-amorfo. A metodologia empregada para estudar os materiais descritos anteriormente era a teoria do funcional da densidade utilizando as aproximações da densidade local e do gradiente generalizado para o funcional energia de troca e correlação. Essa metodologia era baseada na mecânica quântica. Os temas acima descritos eram abordados sob a orientação dos professores Ronaldo Mota, Celso A. M. da Silva, Paulo C. Piquini e Rogério J.  Baierle.

       Atualmente, as estruturas estudadas são grafeno, nanotubos, nanofios, pequenos “clusters”, superfícies, nanofitas, bulk, isolantes topológicos, membranas biológicas e água. Os nanotubos, as nanofitas e os bulks estudados são formados por carbono, nitreto de boro, carbeto de silício, európio, etc. Os nanofios e os pequenos “clusters” estudados são InP, InAs, Al, etc. Os isolantes topológicos HgTe/CdTe são estudados frente a diferentes influências externas como: pressão, campo elétrico, impurezas magnéticas, desordem composicional, etc. Estas estruturas são estudadas usando a metodologia da teoria do funcional da densidade utilizando os códigos SIESTA e VASP. Estes temas são abordados sob a orientação dos professores Paulo C. Piquini e Rogério J. Baierle em colaboração com os pesquisadores Adalberto Fazzio (USP), Tomé M. Schmidt (UFU), Roberto Hiroki (UFU), Walter Orellana (UNAB-Chile) e Rajeev Ahuja (Uppsala Universitet-Suécia). A dinâmica da água em grafeno e em nanotubos de carbono, a eletroporação em membranas biológicas, a condutividade térmica em folhas de grafeno têm sido estudadas utilizando a dinâmica molecular clássica. Os programas utilizados são GROMACS, LAMMPS e NAMD. Estes temas são abordados sob a orientação do professor Leandro B. da Silva.