Der Begriff "Smart Material Design" impliziert "smarte Materialien" genauso wie "smartes Design". Er umfasst vielfältige Themengebiete, wie z.B. Quantenmaterialien, Nanomaterialien, Photonische- und Metamaterialien sowie Quantensimulation und Quanteninformationstechnologie. Die Erforschung und Überführung dieser Themen in entsprechende Anwendungen haben das Potential die Informations- und Speichertechnologie der Zukunft ähnlich zu verändern, wie es die Halbleiterphysik in vergangenen Dekaden getan hat. Die zu Grunde liegenden Phänomene können jedoch explizit die Quantennatur der Materie ausnutzen was zu neuen oder verbesserten Anwendungen/Konzepten führen kann.
Solche Quantenmaterialien [1] sind z.B. Festkörper deren Eigenschaften durch nichtklassische Phänomene der Quantenmechanik dominiert werden, wie z.B. Verschränkung, Quantisierung, Topologie, Fraktionalisierung, Kohärenz und Entartung. Neben der Bedeutung für physikalische Grundlagen werden diese Eigenschaften auch zu technologischen Anwendungen führen. Die Modellierung von Quantenmaterialien wird durch die neue Thematik Quantensimulation [2-5] entscheidend geprägt. Smart material design ermöglicht darüber hinaus auch im Bereich der Sensorik, Beleuchtungstechnik und neuer Materialien für die Energietechnologien völlig neue Funktionalitäten für deren Realisierung die Entwicklung geeigneter Herstellungsverfahren und (nano-) metrologischer Charakterisierungstechniken unabdingbar sind.