当科学家在纳米尺度上操控构建模块时，非凡的特性就会显现。德国拜罗伊特大学的 Natalia Dubrovinskaia 及其同事发现的钻石纳米棒可以紧密结合成一种比钻石更坚硬的致密碳形式。纳米棒材料的潜在工业应用包括切割和抛光合金和陶瓷。
Pulickel M. Ajayan 及其在伦斯勒理工学院的同事也选择碳材料来制造超弹性弹簧。研究人员使用碳纳米管泡沫设计出结合了刚度和可压缩性的弹簧。反复压缩垫子通常会将其压扁，使其失去弹性。但纳米管泡沫即使在被挤压 10,000 次后仍保持弹性，这一特性可能使该材料适用于人造关节或减震器。
科学家从自然界汲取灵感，以开发出突破性材料。现代陶瓷坚固但易碎，而软体动物的贝壳由于其精细分层的珍珠母（或称珠母层）而表现出强度，同时保持了内在的韧性。劳伦斯伯克利国家实验室的 Antoni P. Tomsia 及其同事发现，他们可以通过冷冻加载了羟基磷灰石（骨骼的矿物质成分）的水悬浮液来模仿珠母层（左图）。他们构建了一种多层类珠母层材料，该材料可能在人造骨骼和关节或组织再生中找到用途。
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从自然界汲取灵感的研究也可能对电子产业有所帮助，电子产业通常需要高温和强酸或强碱来生产硅或其他半导体的薄膜。加州大学圣巴巴拉分校的 Daniel E. Morse 发现，通过将模仿海绵酶的酶放在金表面上，他的团队可以为生长半导体薄膜创建模板。来自不起眼的海绵的灵感最终可能会产生更强大的电池。