Kỹ thuật vật lý:
- Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM): Tạo hình ảnh địa hình 3D bằng cách di chuyển đầu dò sắc bén trên bề mặt.
- Kính hiển vi quét đường hầm (STM): Tạo hình ảnh các hàng nguyên tử riêng lẻ dựa trên dòng điện đường hầm.
Kỹ thuật hóa học:
- Sử dụng các phản ứng hóa học được kiểm soát để tổng hợp các phân tử và cấu trúc nano cụ thể.

Dạng thù hình của carbon. 60 nguyên tử carbon lai hóa sp$^2$ tạo thành hình cầu (20 hình lục giác, 12 hình ngũ giác).
Liên kết trong phân tử rất mạnh.
Chất phân tử đơn giản, có lực London giữa các phân tử.
Bán dẫn do độ bất định xứ pi giảm do độ cong.

Lớp carbon đơn, cấu trúc hình lục giác. Vật liệu nano hai chiều (dày một nguyên tử).
Độ bền nhiệt cao, độ dẫn điện cao (do bất định xứ pi), độ trong suốt quang học cao, độ bền cơ học cao, tương đối trơ về mặt hóa học.

Phóng điện hồ quang (Arc discharge): Truyền dòng điện lớn qua điện cực graphite hoặc kim loại trong dung môi hydrocarbon.
Lắng đọng hơi hóa học (CVD): Dòng khí hydrocarbon hoặc alcohol đi vào buồng chứa vật thể nóng (với xúc tác kim loại chuyển tiếp).
HIPCO (High-Pressure Carbon Monoxide): Tổng hợp nhanh chóng ống nano carbon đơn tường chất lượng cao bằng CO và xúc tác Fe(CO)$_5$.

Lo ngại về tác hại tiềm ẩn (hít phải, nuốt phải), ví dụ: độc tính, khả năng gây ung thư, kích ứng da, tác dụng xúc tác bất ngờ trong cơ thể.

Khoa học vật liệu tạo ra nhiều sản phẩm mới hữu ích, nhưng có những thách thức liên quan đến tái chế và độc tính của một số vật liệu này.

Cạn kiệt tài nguyên không tái tạo: Hầu hết polymer nhân tạo dựa trên dầu thô (khoảng 5% dầu thô).
Thải bỏ và phân hủy:
- Hầu hết nhựa không phân hủy sinh học do liên kết cộng hóa trị mạnh.
- Có thể tái chế (sau khi phân loại), hoặc phân hủy bởi tia UV.
- Đốt cháy: Ở nhiệt độ thấp có thể tạo ra dioxin độc hại, CO, HCN, HCl (từ PVC).
Khả năng phân hủy sinh học (Biodegradability):
- Hầu hết nhựa tổng hợp không bị vi khuẩn và nấm phân hủy.
- Polymers ngưng tụ phân hủy sinh học có thể được tổng hợp (thủy phân thành các mảnh nhỏ hơn).