Nanomateriāli ir izgatavoti no daudzām dažādām ķīmiskām vielām un savienojumiem. Pēc izveidošanas šie materiāli ir ārkārtīgi mazi, kas piešķir nanoproduktam unikālas īpašības. Ir četras galvenās materiālu klases, ko izmanto nano izmēra izstrādājumu ražošanai, tostarp metālu, oglekli, kompozītmateriālus un dendrimerus. Šiem produktiem ir dažādi pielietojumi, un tie tiek izmantoti automobiļu rūpniecībā, biomedicīnas rūpniecībā, filmās un daudz ko citu.
Nano mēroga materiāls ir unikāls tā izmēra dēļ, kas svārstās no viena nanometra līdz vairākiem simtiem nanometru. Elektriskās, optiskās un ķīmiskās īpašības nanomērogā ir ļoti atšķirīgas nekā plašākā mērogā. Viens no iemesliem, kāpēc īpašības ir tik atšķirīgas, ir tas, ka vairāk nekā puse materiālu atomu atrodas uz virsmas. Liela mēroga priekšmetiem uz virsmas ir daudz mazāks atomu procentuālais daudzums.
Metāla nanomateriāli ir tādi kā nanozelts, kvantu punkti un nanosudrabs. Kvantu punkti ir vairākos izmēros, un maksimālais izmērs ir vairāki simti nanometru. Punktā ir pusvadītāju kristāli, kas ir iesaiņoti kopā, tāpēc tūkstošiem atomu visi atrodas ļoti mazā laukumā. Citas metālu bāzes ķīmiskās vielas, ko izmanto šajā mazajā mērogā, ietver metālu oksīdu veidus.
Uz oglekli balstīti nanomateriāli ir tie, kas galvenokārt ir izgatavoti no oglekļa. Ogleklis tiek veidots dobās caurulēs, elipsoīdos vai sfērās. Elipsoidālus un sfēriskus oglekļa nanomateriālus sauc par fullerēniem. Dobu cauruļu formas materiālus sauc par nanocaurulēm.
Daži no oglekļa bāzes izstrādājumu lietojumiem ietver plēves stiprināšanu un vieglāku. Tie uzlabos arī dažādu mehānisko daļu pārklājumu kvalitāti un kalpošanas laiku. Šos materiālus parasti izmanto arī elektroniskām lietojumprogrammām.
Kompozītmateriāli ir trešā materiālu klase, kas izgatavoti no citiem nanomateriāliem, kas apvienoti ar lieliem lielgabarīta materiāliem vai citām nanodaļiņām. Šie kompozītmateriāli tiek izmantoti liesmas slāpēšanas īpašību nodrošināšanai, uzlabojot mehānisko veiktspēju un darbojoties kā barjera iepakojumam. Neliels kompozītmateriālu daudzums, tikai divi procenti, var palielināt priekšmetu izturību pat par 100 procentiem. Kompozītu veidošana var būt pavisam vienkārša, izmantojot jonu apmaiņas tehnoloģiju un apkuri. Reakcijas, izmantojot polimerizāciju, ir vēl viens veids, kā ātri izveidot kompozītmateriālus.
Dendrimers ir cita veida nanomateriāls. Tie ir polimēri, kas satur daudz zaru. Tie parasti izskatās kā ķēdes, un tiem ir vairāki ķēdes gali, kurus var veikt, lai tiem būtu noteiktas funkcijas, ko parasti izmanto ķīmiskās reakcijās. Daži dendrimeri var būt trīsdimensiju un tiem ir iekšējais dobums, kurā var ievietot citas molekulas. Zāļu piegāde ir viens no šī dendrimeros atrodamā iekšējā dobuma lietojumiem. Tos var izmantot arī gēnu terapijā un medicīniskajā diagnostikā.