طی دهه‌های اخیر، توجه تحقیقات علمی در سرتاسر جهان به سمت مطالعه رفتار مواد در مقیاس اتمی جلب شده است. در اکثر زمینه‌های علمی و مهندسی می‌توان اثری از نانوتکنولوژی یافت. هدف از علم نانو، طراحی و ساخت مواد نوین و کاربردی است. امروزه نانو علمی فراگیر است به‌نحوی که شیمی-دانان، فیزیک‌دانان، پزشکان، مهندسان، مدیران مالی و طرفداران محیط زیست در جهت ارتقای جامعه از طریق علم نانو با یک‎دیگر همکاری می‌کنند. مواد در مقیاس نانو مانند نانو لوله‌ها و نانو سیم‌ها دارای خواصی خارق‌العاده‌اند که با بهینه‌سازی این خواص در مقیاس نانو و سپس بردن این خواص به مقیاس ماکرو به مسئله‌ای چالش ‌برانگیز تبدیل شده است. برای مثال، مواد در مقیاس نانو، خواص مکانیکی پلی‌مرها و مواد فلزی را از طریق تقویت نمودن با ذرات نانو را بهبود می‌بخشند و از طرفی با ایجاد یک فیلم نازک بر روی سطوح، سختی سطحی را بالا می‌برند. علاوه‌بر موارد بالا، نانوتکنولوژی در صنایع فوق پیشرفته مانند وسایل مغناطیسی، پوشش‌دهی سطحی، بیومواد، مواد دارای حسگر، پلی‌مرها، ژل‌ها، سرامیک‌ها و غشاهای هوشمند نیز کاربرد دارد. نانو لوله‌های کربنی را از این جهت هوشمند می‌نامند که خواص الاستیک و الکتروشیمیایی را با هم کوپل می‌کند و از این‌رو، دارای دانسیته انرژی فعال‌سازی نظری بالاتری نسبت به مواد هوشمند دیگر است. دانستن علم نانو از این‌جهت حائز اهمیت است که باعث بهبود ایمنی، امنیت و بالا رفتن سطح زندگی بشر می‌شود. مواد و سازه‌های آینده، دارای خواص بسیار و ماندگاری بالایی‌اند. ماشین‌های هوشمند به‌تنهایی در آینده‌ای نه چندان دور کنترل خود را به-دست می‌گیرند و حتی خود را تعمیر، بازیافت و می‌سازند. اینها همگی در حوزه نانو امکان‌پذیر است. نانو در علم مهندسی امکان ساخت پرتابه‌هایی با وزن سبک جهت اکتشاف فضا را فراهم می‌آورد. این کاهش وزن از طریق جایگزینی مواد امروزی با نانوکامپوزیت‌های هیبریدی ممکن خواهد شد.