Der Begriff Quant (Plural: Quanten) bezeichnet in der Physik die kleinstmögliche, diskrete Einheit einer physikalischen Größe, typischerweise von Energie, Impuls oder Drehimpuls. In der modernen Werkstoffforschung bildet dieses Konzept die Grundlage für das Verständnis der elektronischen Struktur, der Bindungsverhältnisse und der dynamischen Prozesse in Festkörpern, Molekülen und Oberflächen.

Quantenmechanik beschreibt Materie und Strahlung durch Wellenfunktionen und Operatoren; beobachtbare Größen sind nur in bestimmten, diskreten Quantenzuständen erlaubt. Diese Quantisierung erklärt etwa Energiebänder in Festkörpern, lokalisierte Zustände an Defekten oder die Schwingungsspektren von Gittern (Phononenquanten). Die statistische Verteilung von Elektronen über diskrete Energieniveaus (Fermi-Dirac-Statistik) bestimmt Leitfähigkeit, optische Übergänge und magnetische Eigenschaften.

In der Quantchemie werden quantenmechanische Methoden (z. B. DFT, ab-initio-Verfahren) eingesetzt, um aus der Beschreibung von Elektronenquanten und Kernbewegung makroskopische Materialeigenschaften wie Elastizitätsmodul, Diffusionsbarrieren oder Reaktivität von Oberflächen abzuleiten. Auch quantenmechanische Tunnelfeffekte, Spinquanten und quantisierte Flussgrößen gewinnen in Bereichen wie Spintronik, Quantenpunkten oder supraleitenden Materialien an Bedeutung.

Zusammenfassend ist das Quantenkonzept zentral, um eine konsistente Brücke zwischen atomarer bzw. elektronischer Struktur und den funktionalen Eigenschaften komplexer Werkstoffe zu schlagen.