Chúng ta sẽ sống trong một thế giới mà người ta có thể thay đổi các đặc tính của vật liệu, thực vật, động vật, thậm chí cả con người bằng cách chỉnh sửa những cấu trúc căn bản nhất tạo nên nó. Công nghệ nano đang cho phép các nhà khoa học và doanh nghiệp tạo ra những loại vật liệu với tính năng hoàn toàn mới, chẳng hạn như sơn tự phục hồi và quần áo chống thấm nước, hay nhiều dạng vật liệu graphene cứng cáp, linh hoạt, có khả năng áp dụng trong một loạt lĩnh vực như năng lượng, xây dựng, y tế và điện tử.
Kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR-Cas đã xuất hiện, nhưng trong những năm tới, chúng ta sẽ thấy công nghệ chỉnh sửa gen tăng tốc để cung cấp cho khả năng “chỉnh sửa thiên nhiên” ngày càng cao thông qua việc thay đổi ADN của sinh vật. Chỉnh sửa gen có thể hoạt động hơi giống chỉnh sửa văn bản, người ta có thể xóa đi một số từ và thêm vào một số từ khác ở vị trí xác định. Công nghệ này có thể giúp giải quyết các vấn đề như tăng sức đề kháng của cây trồng với các loại sâu bệnh, tăng năng suất mùa màng, tạo miễn dịch cho động vật, thậm chí chỉnh sửa các đặc điểm của con người như màu mắt và màu tóc. Công nghệ chỉnh sửa gen mở ra một loạt các khả năng hầu như không giới hạn. Trẻ em có thể tạo được miễn dịch với những căn bệnh mà cha mẹ chúng dễ mắc phải, cây trồng có thể được phát triển để chống lại sâu bệnh và thuốc men có thể được điều chỉnh cho phù hợp với từng cá nhân theo cấu tạo gen của chính họ.
Thiết kế và khám phá vật liệu giữ một vị trí quan trọng trong nền kinh tế thế kỷ 21, với tác động tiềm năng rộng, bao trùm các ngành công nghiệp vận tải, y tế, vi điện tử và năng lượng tái tạo.
Các vật liệu thế hệ tiếp theo như vật liệu graphene và 2D, hạt nano molybdenum disulfide, vật liệu nano và một loạt vật liệu thông minh, đáp ứng nhanh và nhẹ cho phép thực hiện chức năng mới và nâng cao hiệu suất trong dược phẩm, năng lượng, giao thông vận tải, y tế, chất bán dẫn và sản xuất. Bởi vì chúng có tác động môi trường ít hơn, các vật liệu thế hệ tiếp theo sẽ rất quan trọng đối với nền kinh tế bền vững. Trong khi nhiều vật liệu trong số này vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, những vật liệu khác đang dần đạt được tiềm năng thương mại của chúng. Các hạt nano molybdenum disulfide đã được sử dụng trong các thiết bị điện tử linh hoạt, trong khi graphene đã giúp thúc đẩy sự hồi sinh trong chất bán dẫn 2 chiều. Nhiều vật liệu mới đang được phát triển khi khoa học vật liệu kết hợp sức mạnh tính toán và các phương pháp học máy có liên quan.
Trong chăm sóc sức khỏe và dược phẩm, các công ty chăm sóc sức khỏe có thể tạo ra các hệ thống phân phối thuốc nano bằng cách sử dụng các hạt nano có khả năng phân hủy sinh học làm chất mang thuốc, chẳng hạn như thông qua các hạt nano micellar. Ví dụ, công ty NanoCarrier đang tạo ra các hệ thống phân phối thuốc nano cho dược phẩm trị ung thư.
Trong lĩnh vực chế tạo, các nhà sản xuất có thể sử dụng vật liệu tổng hợp dựa trên graphene để tăng cường các đặc tính của vật liệu tổng hợp, chẳng hạn như trong sơn chống gỉ và trong thiết bị thể thao. Ví dụ, công ty Applied Graphene Materials tạo ra các phân tán graphene có thể được sử dụng cho sơn và chất phủ, cũng như trong các vật liệu composite
