從奈米粒子的分子計算看運算複雜度之層級：
(a) 從時間尺度上看不同實驗和計算方法的需求
(b) 從空間軸尺度上看不同實驗和計算方法的需求
在計算科學上運算的尺度可由三種範圍去評估，如下圖所示：
X 軸表示空間尺度範圍，由原子之 1 A至奈米顆粒約 1μm.對於化學計算而言沿著軸線來看計算層級時反映在處理庫倫作用力上，這些尺度介於 n 至 n平方 , 因此最佳解複雜度為 O(NlogN)，(N 表示粒子數目）。在動力模擬處理下，時間尺度如 Y 軸所示與粒子數目成線性比例。然而由於原子的運動介於如 1 fsec 層級，對於巨觀反應而言仍是相當快的。 Z 軸表示計算的精確度。從嚴謹設計的原則上來看，對於最小化所需嘗試的實驗次數並且更透徹其中道理，因此對於計算精度上有愈來愈高的需求∼因此以能量上而言進一步擺脫過去化學 1 Kcal/mol 的標準。而在粒子數目的量測上則是基於基組方程 (basis function) 的數目，對每個粒子而言基組方程由 50 至 100 個的需求。尺度上的量測成長為 N的 m次方 , 其中在非常高精確度計算上 m可至 7,甚至在全組態作用力計算可達 N! .
即使精確度在 5-10 Kcal/mol 也需要約 m=5 的計算精度。因此對於要進行更大尺寸、更長時間、以及更高精確度下的計算，需要更龐大的計算機資源。
雖然存在於經由建立計算和實驗方法的奈米粒子有不同種類的問題，但必須強調對於設計周全的方法下就不常存在這樣的問題。例如圖 (a) 和 (b) 所示，對於準備和詮釋奈米顆粒在實驗方法上的許多選擇是和尺寸與時間長度相依的，這對理論計算方法也是相通的。因此對於瞭解奈米顆粒的結構和特性有不同和適用的時間與尺寸長度可以應用。
當分子動力模擬可以成功應用在檢驗局部且相對上較短時間尺度上的表現時，這方法應用在全部尺寸相關的表現則仍是受到限制的。由於在 condensed phase（固相） 下的材料，例如聚合物系統，其延伸從數 pico 秒至數小時，因此許多重要的問題仍無法僅由典型分子動力去處理。另類方案，則是進行 coarser 層級，考慮了 Brownian -like 運動的 Langevin 動力。對於奈米顆粒，單一問題總是需要多種理論方法去處理，因此應用不同的策略方法是被鼓勵的。在此同時，仍有契機在發展更進一步的方法使得能處理更大的系統和更長的時間。例如發展和整合能以線性增長計算量的量子化學方法，以及對多數的時間步長和估算分子動力中的遠距離作用力。