bu teknolojinin çeşitli malzemelere normal şartlarda mümkün olmayacak özellikler kazandırmasının altındaki mekanizmayı en basit haliyle anlamak için, öncelikle bu teknolojinin var olmadığı bir dünyada ne olduğuna bakmak gerekir.
örneğin metal işlemede bilinen en eski yöntemlerden biri olan çeliğe su verme işleminde, birkaç farklı metalin eritilip belli oranlarda karıştırılmasıyla ortaya çıkmış bir alaşım, ışıyacak fakat erimeyecek kadar sıcak iken (700-800°C) aniden soğuk yağ içine daldırılır. bu ani soğuma esnasında malzeme içerisindeki taneciklerin yapısı ve dizilimi değişime uğrar, dış ve iç kısımları farklı özelliklere sahip olur. bunun bütün sebebi, moleküllerin kendi aralarında gruplanarak oluşturduğu tanecikler ve bu tanecikler arasındaki bağlardır. dış bölgede birbirine daha iyi kenetlenmiş sert tanecikler yüzeyin sert olmasını ve kolay aşınmamasını sağlarken, iç kısımdaki yumuşak tanecikler ise birbirine daha esnek bağlar ile tutunur ve titreşim sönümleme konusunda gayet kullanışlı olurlar. bu iki bölgenin bileşimi ile kılıç, dişli, mil ve daha bir sürü şey yıllardır yapılmaktadır.
su verme haricinde, metal işlemede "çekme" adı verilen başka bir yöntemde ise yine yüksek sıcaklıklarda yumuşak haldeki malzeme, bir kalıp içerisinden geçirilerek dışarı çekilir. ortaya çıkan ürün bir boru, kare profil, içi dolu mil, ya da başka herhangi bir şey olabilir. hepsinin ortak noktası ise malzeme içerisindeki taneciklerin boylamasına dizilmiş olmasıdır; bu sayede ürünün iki ucundan tutarak çekildiğinde ya da iki ucundan içe doğru bastırıldığında çok daha dayanıklı olması sağlanır.
ne var ki bu geleneksel yöntemlerde eksik olan şey, malzeme içerisindeki moleküllerin tamamının bu tanecik yapısına ve bağ yönüne uymamasıdır. istenilen forma gelmiş moleküllerin arasında, kendi kafasına göre takılan ve ürünün kullanım şekline herhangi bir katkısı olmayan moleküller de bol miktarda mevcuttur. işte bu yüzden; bu ürünler ile inşa edilecek herhangi bir şey tasarlanırken, uygulanacak kuvvetleri taşıyabilecek kalınlıklarda malzeme kullanılması için bol bol hesap yapılır ve malzemenin iç kusurlarını tolere edecek şekilde bir emniyet katsayısı belirlenip, ideal koşullarda o yükleri taşıyabilecek malzemenin 7-8 katı ile makineler inşa edilir.
nanoteknolojide ise tam olarak istenilen niteliklerde taneciklerden oluşan bir yapıyı, tam olarak istenilen kuvvette bağlar ile oluşturmak ve böylece tam olarak istenilen yönlerde kuvvet dayanımı sağlamak mümkündür. ortaya çıkan malzeme neredeyse hiç kusur içermeyeceğinden, yapılacak dayanım hesapları çok daha keskin bir doğruluğa sahip olur ve dahası; malzemenin içerisinde "anarşist" moleküller de bulunmayacağından, bunların gereksiz ağırlığından da kurtulunmuş olur. yani şöyle düşünün; çelik bir borunun içinden sadece sizin istediğiniz şekilde dizilmiş tanecikleri ayıklayıp geri kalanını dışarı atıyorsunuz ve ortaya çıkan kağıt kadar ince boru, hala o diğer kalın boru ile aynı kuvveti taşıyabiliyor, hem de çok daha hafif oluyor.
nanoteknoloji; metallerden ziyade molekül molekül işlemeye çok daha müsait olan, adı daha önce pek duyulmamış bileşikleri kullanarak metalden çok daha dayanıklı malzemeler ortaya çıkartıyor. sadece bir konstrüksiyon inşa etmekte değil, normalde mümkün olmayacak özelliklere sahip yüzeyler oluşturmak için de kullanılıyor. örneğin su molekülleriyle arasına kati bir mesafe koyan bir tanecik dizilimine sahip malzeme, uygulandığı yüzeyde zar kadar ince bir katman oluşturarak üzerinde tek bir su damlasının duramamasını ve kayıp gitmesini sağlıyor. bunun gibi başka maddelere ve koşullara dayanıklı yüzeyler de yine nanoteknoloji ile üretilebiliyor.
uygulama alanları tabii ki bunlarla sınırlı değil; günümüzde hala genişlemekte olan ve yavaş yavaş her sektöre giren bu teknolojinin, çağımıza en büyük katkılarından biri ise şüphesiz elektronik sektörüdür. günümüzde 7 nanometre boyutlarında transistörler üretilebiliyor ve bunlardan oluşturulan işlemciler, eski nesillere göre çok daha az enerji tüketerek çok daha yüksek işlem kapasitesine sahip olabiliyorlar. yeni nesil cep telefonlarının pili daha az tüketmesi, incecik ultrabook'ların 10 yıl önceki kalın laptoplardan daha hızlı çalışırken ısınmaması ve günlerce şarjının bitmemesi bunun en güzel örnekleridir.