علوم و فناوری نانو، عنصری اساسی در درک بهتر طبیعت در دهه های آتی خواهد بود. از جمله موارد مهم در آ ینده، همکاری های تحقیقاتی میان رشته ا ی، آموزش خاص و انتقال ایده ها و افراد به صنعت خواهد بود. بخشی از تاثیرات و کاربردهای نانوتکنولوژی به شرح زیر می باشد:
_ تولید، مواد و محصولات صنعتی: نانوتکنولوژی تغییر بنیانی مسیری است که در آینده، موجب ساخت مواد و ابزارها خواهد شد. امکان سنتز بلوک های ساختمانی نانو با اندازه و ترکیب به دقت کنترل شده و سپس چیدن آنها در ساختارهای بزرگ تر، که دارای خواص و کارکرد منحصربه فرد باشند، انقلابی در مواد و فرآیندهای تولید آنها، ایجاد می کند. محققین قادر به ایجاد ساختارهایی از مواد خواهند شد که در طبیعت نبوده و شیمی مرسوم نیز قادر به ایجادشان نبوده است. برخی از مزایای نانوساختارها عبارتست از: مواد سبک تر، قوی تر و قابل برنامه ریزی، کاهش هزینه عمر کاری از طریق کاهش دفعات نقص فنی، ابزارهایی نوین بر پایه اصول و معماری جدید، بکارگیری کارخانجات مولکولی یا خوشه ا ی که مزیت مونتاژ مواد در سطح نانو را دارند.
- پزشکی و بدن انسان: رفتار مولکولی در مقیاس نانومتر، سیستم های زنده را اداره می کند. یعنی مقیاسی که شیمی، فیزیک، زیست شناسی و شبیه سازی کامپیوتری، همگی به آن سمت درحال گرایش هستند.
فراتر از سهل شدن استفاده بهینه از دارو، نانوتکنولوژی می تواند فرمولاسیون و مسیرهایی برای رهایش دارو ( Drug Delivery) تهیه کند، که به نحو حیرت انگیزی توان درمانی داروها را افزایش می دهد.
مواد زیست سازگار با کارایی بالا: از توانایی بشر در کنترل نانو ساختارها حاصل خواهدشد. نانومواد سنتزی معدنی و آلی را مثل اجزای فعال، می توان برای اعمال نقش تشخیصی (مثل ذرات کوانتومی که برای مرئی سازی بکار می رود) درون سلول ها وارد نمود.
افزایش توان محاسباتی به وسیله نانوتکنولوژی: ترسیم وضعیت شبکه های ماکرومولکولی را در محیط های واقعی ممکن می سازد. اینگونه شبیه سازی ها برای بهبود قطعات کاشته شده زیست سازگار در بدن و جهت فرآیند کشف دارو، الزامی خواهد بود.
دوام پذیری منابع: کشاورزی، آب، انرژی، مواد و محیط زیست پاک
نانوتکنولوژی چنان چه ذکر شد، منجر به تغییراتی شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پس ا ب و آلودگی را کاهش خواهد داد. همچنین فناوری های جدید، امکان بازیافت و استفاده مجدد از مواد، انرژی و آب را فراهم خواهند کرد. در زمینه محیط زیست، علوم و مهندسی نانو، می تواند تاثیر قابل ملاحظه ا ی، در درک مولکولی فرآیندهای مقیاس نانو که در طبیعت رخ می دهد، در ایجاد و درمان مسایل زیست محیطی از طریق کنترل انتشار آلاینده ها، در توسعه فناوری های «سبز» جدید که محصولات جانبی ناخواسته کمتری دارند و ی ا در جریانات و مناطق حاوی فاضلاب، داشته باشد. لازم به ذکراست، نانوتکنولوژی توان حذف آلودگی های کوچک از منابع آبی (کمتر از 200 نانومتر) و هوا (زیر 20 نانومتر) و اندازه گیری و تخفیف مداوم آلودگی در مناطق بزرگ تر را دارد. در زمینه انرژی، نانوتکنولوژی می تواند به طور قابل ملاحظه ا ی کارآیی، ذخیره سازی و تولید انرژی را تحت تاثیر قرار د ا د ه مصرف انرژی را پایین بیاورد .
به عنوان مثال، شرکت های مواد شیمیایی، مواد پلیمری تقویت شده با نانو ذرات را ساخته اند که می تواند جایگزین اجزای فلزی بدنه اتومبیل ها شود. استفاده گسترد ه از این نانوکامپوزیت ها می تواند سالیانه 5/1 میلیارد لیتر صرفه جویی مصرف بنزین به همراه داشته باشد . یا انتظار می رود تغییرات عمده ا ی در فناوری روشنایی در 10 سال آینده رخ دهد. می توان نیمه هادی های مورد استفاده در دیودهای نورانی (LEDها) را به مقدار زیاد در ابعاد نانو تولید کرد. در آمریکا، تقریبا «20درصد کل برق تولیدی، صرف روشنایی (چه لامپ های التهابی معمولی و چه فلوئورسنت) می شود. مطابق پیش بینی ها در 10 تا 15 سال آینده، پیشرفت هایی از این دست می تواند مصرف جهانی را بیش از 10درصد کاهش دهد که 100 میلیارد دلار در سال صرفه جویی و 200 میلیون تن کاهش انتشار کربن را به همراه خواهدداشت .
هوا و فضا: محدودیت های شدید سوخت برای حمل بار به مدار زمین و ماورای آن، و علاقه به فرستادن فضاپیما برای ماموریت های طولانی به مناطق دور از خورشید، کاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفی را اجتناب ناپذیر می سازد. مواد و ابزارآلات نانوساختاری، امید حل این مشکل را به وجود آورده است.» نانوساختن «( Nanofabrication ) همچنین در طراحی و ساخت مواد سبک وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، مورد نیاز برای هواپیماها، راکت ها، ایستگاه های فضایی و سکوهای اکتشافی سیاره ا ی یا خورشیدی، تعیین کننده است. همچنین استفاده روزافزون از سیستم های کوچک شده تمام خودکار، منجر به پیشرفت های شگرفی در فناوری ساخت و تولید خواهد شد. این مسئله با توجه به اینکه محیط فضا، نیروی جاذبه کم و خلأ بالا دارد، موجب توسعه نانوساختارها و سیستم های نانو _ که ساخت آنها در زمین ممکن نیست- در فضا خواهدشد.
امنیت ملی: برخی کاربردهای دفاعی نانوتکنولوژی عبارتند از: تسلط اطلاعاتی از طریق نانوالکترونیک پیشرفته بعنوان یک قابلیت مهم نظامی، امکان آموزش موثرتر نیرو، به کمک سیستم های واقعیت مجازی پیچیده تر حاصله از الکترونیک نانوساختاری، استفاده بیشتر از اتوماسیون و رباتیک پیشرفته برای جبران کاهش نیروی انسانی نظامی، کاهش خطر برای سربازان و بهبود کارآیی خودروهای نظامی، دستیابی به کارایی بالاتر (وزن کمتر و قدرت بیشتر) موردنیاز در صحنه های نظامی و در عین حال تعداد دفعات نقص فنی کمتر و هزینه کمتر در عمر کاری تجهیزات نظامی، پیشرفت در امر شناسایی و در نتیجه مراقبت عوامل شیمیایی، زیستی و هسته ا ی، بهبود طراحی در سیستم های مورد استفاده در کنترل و مدیریت عدم تکثیر سلاح های هسته ا ی، تلفیق ابزارهای نانو و میکرومکانیکی جهت کنترل سیستم های دفاع هسته ا ی. در بسیاری موارد، فرصت های اقتصادی و نظامی مکمل هم هستند. کاربردهای درازمدت نانوتکنولوژی در زمینه های دیگر، پشتیبانی کننده امنیت ملی است و بالعکس.
- کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت الکترونیک: ذخیره سازی اطلاعات در مقیاس فوق العاده کوچک، با استفاده از این فناوری می توان ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات را در حد یکهزار برابر یا بیشتر افزایش دهد و نهایتا به ساخت ابزارهای ابرمحاسباتی به کوچکی یک ساعت مچی منتهی شود.
ظرفیت نهایی ذخیره اطلاعات به حدود یک ترابیت در هر اینچ ربع برسد، و این امر موجب می شود که ذخیره سازی 50 عدد DVD یا بیشتر در یک هارد دیسک با ابعاد یک کارت اعتباری شود. ساخت تراشه ها در اندازه های فوق العاده کوچک به عنوان مثال در اندازه های 32 تا 90 نانو متر، تولید دیسک های نوری 100 گیگا بایتی در اندازه های کوچک نیز می باشد.