Des propriétés physiques spécifiques sont obtenues en structurant des matériaux par des entités nanométriques. Un traitement de surface, par exemple, pourra conférer à un matériau:

• une propriété hydrophobe et auto-nettoyante (effet feuille de lotus),
• une capacité d'adhésion (mimétique du gecko),
• une augmentation de la dureté (anti-rayures) ou de résistance aux frottements (outil de coupe).  

Des renforts nanométriques (particules, fils, tubes) insérés dans une matrice en trois dimensions (ou encore des structures nanofeuilletées) pourront conférer à un matériau des propriétés mécaniques, optiques, d'étanchéité, de conductivité thermique ou électrique. Ces nanocompositesse distinguent par le type de matrice: organique, polymère, métallique ou céramique.