As propriedades de um material ou molécula dependem intrinsecamente do seu arranjo atômico. O conhecimento da estrutura de uma molécula ou conjunto de átomos e de seu arranjo espacial permite entender propriedades, propor modificações e/ou novos processos de produção, além de facilitar a modelagem de funções e o projeto de estruturas similares, com propriedades distintas. Por exemplo, a influência da dopagem de um material nas suas propriedades físicas é ponto chave nas pesquisas em ótica, semicondutores, novos dispositivos e magnetismo. Moléculas provenientes de síntese orgânica e inorgânica ou extraídos da flora natural, constituem uma base inesgotável para estudos de otimização e obtenção de fármacos. O conhecimento da estrutura de determinadas proteínas permite mapear epitopos e sítios catalíticos bem como entender os mecanismos de ação com base nos resíduos de seus aminoácidos identificando conformações necessárias para aplicações em atividades terapêuticas e de diagnóstico.
