L’industria delle nanotecnologie è un campo interdisciplinare di ricerca e sviluppo nella maggior parte delle scienze fisiche e della vita. La nanotecnologia molecolare a partire dal 2011 si concentra in gran parte sugli sviluppi nei quattro settori chiave della medicina, dei sistemi militari, dell’energia e dell’informatica, sebbene la ricerca possa toccare quasi ogni area di interesse industriale o commerciale. Il focus dei modelli di business delle aziende di nanotecnologia all’inizio del 21° secolo tende ad essere nella scienza dei materiali e nei sistemi di creazione e somministrazione di farmaci farmaceutici. Questo perché realizzare strutture chimiche e materiali uniche è più facile da ingegnerizzare rispetto alle nanotecnologie più mature del futuro, che avranno un focus crescente su macchine autonome e autoreplicanti costruite per svolgere compiti specifici.
Poiché l’industria delle nanotecnologie può avere una base incredibilmente ampia e apportare perfezionamenti nei materiali e nel funzionamento dei macchinari praticamente a qualsiasi processo, l’educazione alla nanotecnologia deve tentare di trasmettere un senso di comprensione di molti ambiti di ricerca. Ciò si traduce spesso in esperti in determinati campi come la fisica, la chimica o la cristallografia formazione incrociata in campi come la microbiologia e l’ingegneria elettrica in modo che possano lavorare in altre discipline per comprendere appieno i processi che agiscono su scala molecolare. I nuovi studenti nel campo delle nanotecnologie sono tenuti a acquisire una comprensione fondamentale di diverse aree della conoscenza umana. Questi includono fisica, chimica, microbiologia e scienze della vita correlate e applicazioni pratiche per queste scienze in vari campi dell’ingegneria.
La crescita della nascente industria delle nanotecnologie è finanziata da un’ampia varietà di governi in tutto il mondo, da quelli dell’Unione Europea, a Giappone, India, Russia, Stati Uniti e Australia. A partire dal 2011, si stima che $ 10,000,000,000 di dollari USA (USD) vengano spesi annualmente su base globale per tale ricerca, e questa cifra dovrebbe aumentare a $ 65,000,000,000 di dollari entro la fine dello stesso anno. Entro il 2014, le stime indicano che la spesa per la ricerca a livello globale sarà di $ 100,000,000,000 USD e, entro il 2015, dovrebbe avvicinarsi a $ 250,000,000,000 USD. Anche i paesi in via di sviluppo stanno investendo pesantemente nell’industria delle nanotecnologie, con le spese della Cina che hanno superato quelle degli Stati Uniti nel 2011.
Per molti aspetti, costruire con successo qualsiasi applicazione di nanotecnologia praticabile è una corsa verso un traguardo in cui il vincitore deterrà brevetti su dispositivi o materiali che hanno il potenziale per avere implicazioni globali e cambiare la società in modi imprevisti e rivoluzionari. Molti scienziati vedono l’industria delle nanotecnologie come l’inizio di una seconda rivoluzione industriale che sta avvenendo silenziosamente nei laboratori di tutto il mondo e che passa in gran parte inosservata al pubblico. Questo nonostante alcune migliaia di prodotti e materiali siano già in vendita sul mercato al dettaglio a partire dal 2011 con caratteristiche ingegnerizzate su scala nanotecnologica.
L’interesse diffuso nell’industria delle nanotecnologie è un risultato diretto di quanto sia una scienza di uso generale. Ha la capacità di prendere qualsiasi processo chimico o meccanico noto e renderlo più efficiente e potente controllando le reazioni che si verificano su scala atomica e molecolare, cosa senza precedenti nella storia umana. Ridimensionare il controllo di questi processi fino al livello macro dell’attività umana quotidiana ha il potenziale per realizzare processi industriali in grado di riciclare il 100% dei loro prodotti di scarto o prendere i rifiuti prodotti dalle generazioni precedenti della società e rifinirli in nuovi materiali utili ricostruendoli sua struttura molecolare di base.
Le macchine nanotecnologiche hanno anche il potenziale per essere in grado di aggirare i blocchi stradali fondamentali nella comprensione umana. Agendo come una forma di meccanica universale, tali macchine microscopiche programmate potrebbero un giorno essere in grado di sostituire le cellule o gli organi danneggiati nel corpo umano producendone di nuovi dalla scala molecolare in su, senza la necessità di capire cosa ha causato il guasto dell’organo innanzitutto. L’industria delle nanotecnologie ha l’obiettivo, quindi, di sfruttare le conoscenze in chimica, fisica e biologia per agire come una forma di lavoratore della catena di montaggio, sostituendo materiali e sistemi usurati con nuovi e utilizzando potenziali materiali di scarto come materia prima per farlo . I sistemi naturali come gli alberi lo fanno da tempo immemorabile costruendo strutture complesse una cellula alla volta, ma, fino a poco tempo fa, la società umana ha agito solo per modellare e utilizzare i risultati finali di tale crescita.
Sia K. Eric Drexler con il suo libro del 1986, The Engines of Creation, sia il discorso di Richard Feynman del 1959, There’s Plenty of Room at the Bottom, sono considerati le scintille fondamentali che hanno creato una tempesta di interesse per la scienza e l’ingegneria per l’industria delle nanotecnologie. Drexler credeva che non ci fossero limiti fondamentali alla creazione di macchine molecolari autoreplicanti che potessero eventualmente costruire qualsiasi dispositivo o materiale dalla materia di origine generale. Feynman ha promosso la stessa idea affermando che la manipolazione diretta degli atomi era una possibilità pratica.