Ένας νανοαισθητήρας συλλέγει και μεταδίδει πληροφορίες σχετικά με δεδομένα στη νανοκλίμακα, μετρούμενα σε μικροσκοπικά βήματα γνωστά ως νανόμετρα. Τέτοιες συσκευές έχουν μια σειρά από πιθανές εφαρμογές στην επιστήμη και την ιατρική, συμπεριλαμβανομένης της ικανότητας παροχής ανατροφοδότησης που επιτρέπει στα νανοσωματίδια να συναρμολογούνται σε λειτουργικά μοντέλα. Οι ερευνητές σε αυτόν τον τομέα μπορούν να εργαστούν για πανεπιστήμια, ιδιωτικές εταιρείες και δημόσια εργαστήρια με ενδιαφέρον για τις πιθανές εφαρμογές της νανοτεχνολογίας. Στις αρχές του 21ου αιώνα, οι νανοαισθητήρες και η σχετική τεχνολογία θεωρούνταν ευρέως μια σημαντική επιστημονική ανακάλυψη με σημαντικές πιθανές εφαρμογές.
Αυτές οι συσκευές μπορούν να πληκτρολογηθούν για να ανταποκρίνονται σε συγκεκριμένους περιβαλλοντικούς στόχους. Για παράδειγμα, ένας νανοαισθητήρας δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος (DNA) μπορεί να σχεδιαστεί για να επισημαίνει συγκεκριμένες αλυσίδες DNA σε ένα δείγμα. Αυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για δραστηριότητες όπως η ταχεία διάγνωση λοιμώξεων, όπως αποδεικνύεται από ερευνητές στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης. Όταν ο αισθητήρας εντοπίσει μια γνωστή σκανδάλη, μπορεί να στείλει ένα σήμα ή να ανάψει, ώστε να μπορεί να αναγνωριστεί από άλλη συσκευή αισθητήρα.
Οι εφαρμογές των νανοαισθητήρων στην ιατρική είναι πολλές. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παροχή πληροφοριών σχετικά με το τι συμβαίνει μέσα στο σώμα σε νανοκλίμακα, μέσα στα κύτταρα και βαθιά μέσα σε δομές που ενδέχεται να δυσλειτουργούν. Εκτός από τη μετάδοση δεδομένων προς τα έξω, θα μπορούσαν επίσης να εμπλακούν σε επισκευές νανοκλίμακας. Ένας ασθενής με κατεστραμμένο συκώτι, για παράδειγμα, μπορεί να έχει μια διαδικασία για την ανοικοδόμηση μέρους του οργάνου με νανοσωματίδια σε μια διαδικασία γνωστή ως μοριακή αυτοσυναρμολόγηση, όπου τα σωματίδια κατευθύνονται με οργανωμένο τρόπο.
Στην επιστήμη, ένας νανοαισθητήρας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για δραστηριότητες όπως η ανίχνευση ιχνοχημικών ουσιών, ορυκτών και άλλων ενώσεων στο περιβάλλον. Αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο για ανίχνευση σε εργαστηριακά περιβάλλοντα καθώς και στο πεδίο. Οι αξιωματούχοι δημόσιας ασφάλειας, για παράδειγμα, θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν έναν νανοαισθητήρα DNA για να ανιχνεύσουν ενδείξεις αερομεταφερόμενων ιών και να κολλήσουν νωρίς μια επιδημία, προτού έχει την ευκαιρία να εξαπλωθεί σε ολόκληρο τον πληθυσμό. Παρόμοιοι αισθητήρες θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν ίχνη ακτινοβολίας ή επικίνδυνων χημικών ουσιών που ενδέχεται να αποτελούν απειλή για την ανθρώπινη υγεία και ασφάλεια.
Ορισμένες εργαστηριακές εγκαταστάσεις κατασκευάζουν τον δικό τους εξοπλισμό νανοαισθητήρα για συγκεκριμένες ερευνητικές δραστηριότητες. Άλλοι μπορούν να τα παραγγείλουν από προμηθευτές επιστημονικού υλικού. Το κόστος μπορεί να εξαρτηθεί από το επίπεδο πολυπλοκότητας που απαιτείται και το μέγεθος. Οι εφαρμογές για καταναλωτικές συσκευές όπως οι ανιχνευτές ποιότητας αέρα για το σπίτι σημαίνουν ότι ορισμένες εταιρείες πραγματοποιούν μεγάλες επενδύσεις στην ανάπτυξη τεχνολογίας για την παραγωγή προσιτών νανοαισθητήρων για χρήση σε προϊόντα μαζικής παραγωγής.