原子團簇是由幾十個乃至上千個原子或者分子透過物理或者化學結合力組成的相對穩定的聚合體，其尺度就在奈米量級。奈米材料相比宏觀材料而言，它的尺寸要小得多，相比微觀粒子而言，它又是具有多個粒子的龐大體系，因此奈米材料往往具有許多不同於宏觀物質和微觀粒子的行為，它們的結構形態也是千變萬化。例如：石墨是由許多六角結構的碳原子層組成，每個原子層靠範德瓦爾斯力相互作用。如果把石墨不斷剝離，直到剩下僅有一個碳原子層，就是石墨烯。石墨烯具有許多奇特的電磁特性，可以實現尺度更小功能更強的微納尺度電子器件。如果把石墨烯“剪開”並捲起來並加以“粘連”，那麼就構成了碳的另一種同素異形體——碳奈米管。除了單壁碳奈米管外，當然也可以有多層石墨“捲曲”成的多壁碳奈米管。尋找新型的奈米結構和構造原型器件，也是奈米科學的重要研究方向之一。

　 下面我簡單舉例一個奈米科技的應用：科學家們在不斷嘗試用奈米技術操控分子或者原子。如設計一個“分子馬達”，它由生物大分子構成，利用化學能進行機械做功，用以驅動生物分子在磁場或者電場下的運動（分子電動機）或者透過生物分子旋轉來發電（分子發電機）。科學家們把金屬鎳製成的螺旋槳嫁接到三磷酸腺苷酶分子中軸上，當它們被浸於ATP溶液後，分子馬達轉速達到了每秒鐘8轉。透過化學、光和電驅動分子馬達就可以達到控制分子馬達運動的目的，這自然就讓人們聯想到科幻電影中的奈米機器人——一個個比細胞還小的奈米機器人，可以自由地出入人體，對人體內的病灶如癌細胞等進行切除或清理有害物質，實現了無任何外創的奈米手術。

如果實現了納米機器人，那麼就意味著人們可以按照自己的想法來組裝分子，設計新材料，比如把孤立的碳原子有序排列成精美的鑽石、把蛋白質和脂肪進行組裝成高營養食物、設計製造具有邏輯運算功能的奈米計算機等等。奈米機器人並非僅僅存在於科幻故事之中，目前科學家已經發現把功能性碳奈米管和某些藥物混合能夠增加藥物在病灶上的濃度和延長停留時間，並且一些基於碳奈米管的邏輯電路已經制作成功，而遊蕩於血管之中的小型機器人也正在研究之中，這些都是將來奈米機器人的雛形。