به لحاظ نظری هر ساختار مولکولی پایداری که قوانین فیزیک و شیمی را نقض نکند قابل پیاده سازی است. و نانوتکنولوژی در واقع پیاده سازی ساختارهای مولکولی با دقت اتمی می باشد.
هرچیزی که در پیرامون ما قرار دارد از اتم ساخته شده است، یعنی می توانیم اتمها را به نوعی کوچکترین واحد سازنده مواد بنامیم. از عصر حجر گرفته تا اعصار بعد از آن (مس، برنز، آهن) که پشت سر هم در زمانهای مختلف پدپد آمده اند و در حال حاضر که عصر سیلیکون هاست، بشر را همواره متوجه این مسئله کرده است که چگونه و با چه اصولی میلیارد ها اتم در کنار هم قرار می گیرند و بطور همزمان یک شکل ماکورسکوپیک بوجود می آید و طبیعت میلیارد ها سال است که این نقش را با ظرافت کامل انجام می دهد و نانوتکنولوژی گامی در راستای توسعه ابزار انسانی برای تسلط بر طبیعت است.
تکنولوژی حاصل از قرن بیستم شاید در حال حاضر خیالی باشد ولی حالات واقعی به خود می گیرد وقتی تصور کنیم در قرن بیست و یکم بشر تا در خواهد بود اجسامی در بالاترین سطح از نظر کیفیت کنترلی تولید کند که حد حساسیت آنها هم اتمی است.
شاید میکروسکوپ STM را که قادر است در سطح اتمی از مواد تصویر برداری کند و در سال 1985 اختراع شد را بتوان اولین محصول نانوتکنولوژی دانست.
کاربردهای نانو تکنولوژی
کشاورزی: حسگر ها(سنسورها) در بسیاری از وسایل الکتریکی- وسایل پزشکی وسایل ایمنی و سیستمهای کنترل آلودگی و شرایط محیطی و کشاورزی کاربرد دارند.
حسگر ها را با پارمترهای فیزیکی نظری (ما و حرکت، شتاب، جریان یا پارامترهای شیمیایی نظیر گازها، یونها و مولکولهای شیمیایی یا فعل و انفعالات مولکولی مدل سازی می کنند.
بکار گیری نانوتکنولوژی در ساخت حسگر ها اجازه اصلاحاتی در عملکرد آنها داده و منجر به کاهش قابل توجهی در اندازه و افزایش قابلیتهای آنها و بکار گیری در بسیاری از وسایل دیگر شده است.
نانوحسگرهای هوشمند در آلودگی خاک و اب های زیر زمینی نقش مهمی را ایفا می کنند. بررسی عملکرد آفت کش های خاک و نحوه عملکرد و حرکت آنها در لابه لای ذرات خاک در این مقیاس، امکان پیش بینی های درستی برای جلوگیری از آلودگی خاک و آب های زیر زمینی می شود.
حسگرهایی که بر روی گیاهان یک مزرعه زراعی پاشیده می شوند و یا بر روی بدن دام توانایی اعلام وجود بیماریها و ویروسها را به کشاورزان دارند.
نانوتکنولوژی بدنبال ساخت حسگرها (کارخانه های کوچکی) است که توانایی تولید مثل و تکثیر خود را داشته باشند. تا کاربرد آنها صرفه اقتصادی داشته باشد.
در صنایع غذایی شرکت غذایی آمریکایی Kralt در این زمینه تحقیقات وسیعی انجام داده است با هدف پیشگامی در کاربرد نانوتکنولوژی در صنایع غذایی است. آنها در پی ساخت غذاهایی با نام Brainy FOOD هستند و بر روی فرضیه های زیر کار می کنند:
مواد غذایی که قابلیت تغییر رنگ، طعم و یا مواد مغزی خود را در جهت سازگاری با ذائقه و سلامت مصرف کننده را دارا هستند.
غشاهایی که می توانند مولکولهای معینی را عمدتا بر اساس شکل و با هدف حذف سموم موجود در مواد غذایی و با تنظیم طعم آنها، از خود عبور دهند.
بسته بندی هایی که ضمن شناسایی فساد محتویات خود، مصرف کننده را نیز از بروز آن آگاه می کنند.
داروسازی: سیستم های دارو رسانی عبارت است از رساندن دارو در زمان معین و با دز کنترل شده با اهداف دارویی خاص در بدن که از سیستم های نانومتری فعال و غیر فعال استفاده می کند.
این کار بنحو چشمگیری ایمنتر و موثر از از پخش دارو در تمام بدن است.
داروسازی موثر عوارض جانبی ناخواسته را کاهش می دهد و دز دارویی کمتری را مصرف می کند و می تواند باعث دلگرمی بیماران در ادامه رژیم مصرف دارویی صحیح گردد.
در آینده حدود 50% تولید دارو (180 میلیارد دلار) متکی بر N.T خواهد بود.
وسایل نانومتری قادر به رساندن مواد به سلولها می باشند- مثلا DNA می تواند برای ژن درمانی و واکسیناسیون، در داخل سلول قرار گیرد.