مواد نانوساختار موادی در محدوده معمولاً 1 تا 100 نانومتر هستند و خواص شگفت‌انگیزی را از خود نشان می‌دهند که کاملاً متفاوت از مواد در ابعاد بزرگتر میباشد. خواص نانوساختارها همیشه به اندازه، شکل و ساختار آنها بستگی دارد و از این رو می توان آنها را کنترل کرد. مواد نانوساختار به دلیل پتانسیل خود برای پیشرفت و بهبود علم و همچنین توسعه دستگاه‌های آینده توجه زیادی را به خود جلب کرده اند.
تعداد و نوع نانومواد بسیار زیاد و متنوع است که به سختی می توان همه آنها را در یک طبقه بندی قرار داد. با این حال، برای درک واضح، آنها تحت طبقه بندی های مختلف مورد مطالعه قرار می گیرند. به طور کلی نانومواد به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم بندی میشوند. نانومواد طبیعی در طبیعت یا توسط گونه‌های بیولوژیکی یا از طریق فعالیت‌های انسانی تولید میشوند. نامو مواد مصنوعی (مهندسی) به روشهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی ساخته میشوند. نانوساختارها بر اساس ابعادشان به چهار دسته طبقه بندی می شوند.
0D یا صفر بعدی: که در آن هر سه بعد آنها یعنی طول،عرض و ارتفاع دارای ابعاد نانومتری میباشند.
1D یا تک بعدی: که در آن تنها یک بعد آزاد وجود دارد، و دو بعد دیگر ابعاد نانومتری دارند به عنوان مثال، نانولوله های کربنی.
2D یا دو بعدی: که در آن یک بعد ابعاد نانومتری دارد، به عنوان مثال، گرافن.
3D یا سه بعدی: که در آن هیچ یک از پارامترهای طول و عرض و ارتفاع ابعاد نانومتری ندارند مانند کامپوزیت ها.
طبقه بندی دیگر نانوساخـتارها بر اساس مواد تشکیل دهنده آنها است و به چهار نوع آلی، معدنی، کربنی و نانوسـاختارهای کامپوزیتی تقسیم میشوند.
نانوسـاختارهای کربنی
نانوسـاختارهای ساخته شده از کربن نانوساختارهای مبتنی بر کربن میباشند. آنها می توانند اشکال مختلفی مانند بیضی، لوله توخالی یا کره داشته باشند. فولرن، نانولوله های کربنی، گرافن و نانوالیاف کربنی در این دسته قرار دارند. از این مواد میتوان در سرامیک ها به عنوان پرکننده برای افزایش مقاومت در برابر آسیب تماس و عملکرد تریبولوژیکی مواد سرامیکی استفاده کرد. همچنین به عنوان روان کننده های جامد عمل می کنند. و به طور قابل توجهی ضریب اصطکاک سرامیک ها را با ایجاد یک لایه سه گانه غنی از کربن بر روی سطوح جفت شده کاهش می دهند. منجر به بهبود مقاومت در برابر سایش سرامیک‌ها نیز میشوند. فرسایش لیزری، تخلیه قوس، و رسوب بخار شیمیایی از جمله روشهای تولید نانوذرات کربنی هستند.
نانوساختارهای آلی
این نانوساخـتارها از مواد آلی به وجود می آیند. نانوسـاختارهای آلی غیر سمی، زیست تخریب پذیر هستند و برخی از ساختارهای آنها، مانند لیپوزوم ها و میسل ها، دارای هسته های توخالی هستند (که به عنوان نانوکپسول شناخته می شوند). نمونه‌های دیگر مانند دندریمرها، لیپوزوم‌ها، میسل‌ها، نانوذرات پلیمری و غیره هستند. مشخصه آنها حساسیت فوق‌العاده آنها به تابش الکترومغناطیسی و حرارتی است، ویژگی‌هایی که با اصلاح برهم‌کنش‌های غیرکووالانسی (برای خودآرایی و طراحی مولکول‌ها) به دست می‌آیند. کاربرد عمده آنها در زمینه زیست پزشکی، به ویژه در سیستم های دارورسانی است.
نانوساختارهای معدنی
نانوسـاختارهای معدنی از ترکیبات معدنی و فلزات ساخته میشوند. نمونه هایی از این مواد عبارتند از نانوذرات فلزی و اکسید فلزی مانند طلا و نقره. نانوساختارهای معدنی معمولاً در مواد ترکیبی و کامپوزیتی برای کاربردهای الکترونیکی انعطاف‌پذیر استفاده میشوند. از دیگر کاربردهای این دسته كاربرد در فوتونيك، تصويرگري،حسگرها، علوم پزشكي و كاتاليزورها مي باشد.
نانوساختارهای کامپوزیتی
نانوکامپوزیـت ها نانوساختارهای چند فازی هستند که یک فاز آن در ابعاد نانو است. نانـوکامپوزیت ها، ترکیبی از چند نانوذره یا ترکیبی از نانوذرات با مواد حجیم یا بزرگتر (مانند مواد هیبریدی غیر متخلخل) یا ساختارهای پیچیده تر هستند. نانوکامپوزیت ها می توانند ترکیبی از فلزات، اکسیدهای فلزی، کربن یا نانوسـاختارهای آلی با هر شکلی از مواد توده سرامیکی، فلزی یا پلیمری باشند. تعداد آنها با مورفولوژی بی شمار بسیار زیاد است.