Установление  связи электронного и пространственного строения сложных молекулярных систем с их физическими и химическими свойствами такими как механохимические, магнитно-электрические,  оптические и др., является ключевой задачей при направленном дизайне и моделировании веществ  и материалов.  Ее общее и  фундаментальное решение возможно только с привлечением методов квантовой химии. Моделирование поведения систем, дающих и реалистичные  модели наноматериалов и устройств, находится  за пределами возможностей стандартных неэмпирических и  полуэмпирических методов  квантовой химии. Применение методов квантовой  химии к системам,  содержащим десятки тяжелых атомов и сотни электронов, ограничено катастрофическим ростом (минимум как  N³, а для современных ab initio методов и как N⁵ - N⁷, где N - число используемых одно электронных функций) необходимых для проведения расчетов вычислительных  ресурсов с увеличением размера системы. Даже в настоящее  время  методы ab  initio  пригодны  обычно  для систем, содержащих не более чем один-два атома переходного металла и десяток-полтора других неводородных атомов. В силу этого примеры систематического исследования связи электронного и пространственного строения наносистем  и материалов молекулярной электроники с их свойствами методами  ab initio в литературе не представлены.Полуэмпирические методы квантовой химии (основанные на  приближении  самосогласованного поля, ССП),  хотя  и  позволяют рассчитывать  системы, содержащие  десятки и  даже сотни   атомов, сталкиваются с нерешенной до сих пор проблемой адекватной параметризации для тяжелых  атомов, что не позволяет считать надежными получаемые с их помощью данные, относящиеся  к электронной структуре, молекулярной геометрии и свойствам наносистем и материалов молекулярной электроники.  В последние полтора десятилетия стали популярны  методы, основанные на приближении функционала плотности. В вычислительном смысле они достаточно эффективны (по сравнению с ab initio). Однако их применение сталкивается с трудностями при описании химических превращений и возбужденных электронных состояний, что резко снижает  их ценность для моделирования систем,  перспективных с точки зрения молекулярной  электроники.

В силу сказанного выше аналогов предлагаемого пакета прикладных программ в настоящее  время не существует. Многочисленные комплексы программ, реализующие неэмпирические методы квантовой химии (GAUSSIAN, GAMESS, MOLPRO, Dalton, NWChem, Turbomole  и т.п.), обеспечивают максимально высокую точность теоретического описания, но только  для относительно малых систем (до нескольких десятков атомов). Использование этих методов для объектов, представляющих технологический интерес, обычно сводится к исследованию малоатомных моделей – фрагментов молекулы или материала. Аналогичная ситуация имеет  место и для стандартных полуэмпирических и DFT методов. Не будучи в силу заложенных в них теоретических концепций способными полностью воспроизвести связь структуры и свойств интересующих  нас материалов, они тем не менее широко используются за отсутствием  какой бы то ни было альтернативы. Их применение для расчета  электронной структуры объектов, состоящих из сотен или тысяч  атомов, ограничено из-за катастрофического роста необходимых вычислительных ресурсов при увеличении размера системы (числа атомов и электронов в ней). Поэтому для массового систематического использования в качестве рабочих  инструментов моделирования и дизайна молекулярных систем, представляющих практический интерес, необходимо развитие более эффективных программных  средств, ключевым свойством которых должна быть линейная масштабируемость– линейная зависимость потребляемых вычислительных ресурсов от размеров системы – при сохранении высокого уровня точности и предсказательной способности. Для решения этой задачи в рамках проекта была использована последовательная  процедура разделения электронных переменных, относящихся к физически различимым частям сложной молекулярной системы.