Nanomaterialien bestehen aus vielen verschiedenen Chemikalien und Verbindungen. Einmal geformt, sind diese Materialien extrem klein, was dem Nanoprodukt einzigartige Eigenschaften verleiht. Es gibt vier Hauptklassen von Materialien, die zur Herstellung von Produkten in Nanogröße verwendet werden, darunter Metall, Kohlenstoff, Verbundstoffe und Dendrimere. Diese Produkte haben eine Vielzahl von Anwendungen und werden in der Automobilindustrie, der biomedizinischen Industrie, in Folien und vielem mehr verwendet.
Nanomaterial ist aufgrund seiner Größe einzigartig, die von einem Nanometer bis zu mehreren Hundert Nanometern reicht. Elektrische, optische und chemische Eigenschaften sind im Nanomaßstab ganz anders als im größeren Maßstab. Ein Grund für die so unterschiedlichen Eigenschaften ist, dass sich mehr als die Hälfte der Materialatome auf der Oberfläche befinden. Großformatige Gegenstände haben einen viel geringeren Prozentsatz an Atomen an der Oberfläche.
Metallbasierte Nanomaterialien sind solche wie Nanogold, Quantenpunkte und Nanosilber. Quantenpunkte gibt es in mehreren Größen mit einer maximalen Größe von mehreren hundert Nanometern. Der Punkt enthält Halbleiterkristalle, die zusammengepackt sind, sodass sich Tausende von Atomen auf einer sehr kleinen Fläche befinden. Andere Chemikalien auf Metallbasis, die in diesem kleinen Maßstab verwendet werden, umfassen Arten von Metalloxiden.
Kohlenstoffbasierte Nanomaterialien sind solche, die hauptsächlich aus Kohlenstoff bestehen. Der Kohlenstoff wird zu Hohlrohren, Ellipsoiden oder Kugeln geformt. Ellipsoide und sphärische Kohlenstoff-Nanomaterialien werden Fullerene genannt. Hohlröhrenförmige Materialien werden Nanoröhren genannt.
Einige der Anwendungen von kohlenstoffbasierten Produkten umfassen die Herstellung von Folien stärker und leichter. Sie werden auch die Qualität und Lebensdauer verschiedener Beschichtungen auf mechanischen Teilen verbessern. Diese Materialien werden auch häufig für elektronische Anwendungen verwendet.
Verbundwerkstoffe sind eine dritte Klasse von Materialien aus anderen Nanomaterialien, die mit großen sperrigen Materialien oder anderen Nanopartikeln kombiniert werden. Diese Verbundwerkstoffe werden wegen ihrer flammhemmenden Eigenschaften verwendet, verbessern die mechanische Leistung und wirken als Barriere für Verpackungen. Eine geringe Menge an Verbundwerkstoffen, nur zwei Prozent, kann die Festigkeit von Artikeln um bis zu 100 Prozent erhöhen. Die Herstellung von Verbundwerkstoffen kann mit Ionenaustauschtechnologie und Erhitzen recht einfach sein. Reaktionen mittels Polymerisation sind eine weitere Möglichkeit, Komposite schnell herzustellen.
Ein Dendrimer ist eine andere Art von Nanomaterial. Dies sind Polymere, die viele Verzweigungen enthalten. Sie sehen typischerweise wie Ketten aus und haben zahlreiche Kettenenden, die mit spezifischen Funktionen versehen werden können, die normalerweise für chemische Reaktionen verwendet werden. Einige Dendrimere können dreidimensional sein und einen inneren Hohlraum haben, in den andere Moleküle passen. Die Arzneimittelabgabe ist eine Verwendung dieser inneren Höhle, die in Dendrimeren gefunden wird. Diese haben auch Anwendungen in der Gentherapie und medizinischen Diagnostik.