二是由微觀向宏觀進行。即直接操縱原子和分子，對其進行不同的排列組合，形成新的物質，製造出具有新功能的機器。
目前，從宏觀到微觀的研究已取得一定的進展。超大規模集成電路的結構越來越細微，各種微型機器不斷問世。1989年初，美國一家醫療中心的外科醫生在進行手術時，將一個僅有針頭大小的心動血壓敏感器附在病人跳動的心肌上。在這個小小的敏感器上，竟裝著三個微電子傳感器。1991年，美國電話電報公司貝爾實驗室的專家研製出了一個跳蚤型機器人，其中的矽質齒輪和渦輪機細小得如同灰塵粒。6萬台這樣的渦輪機所占麵積僅有1平方英寸，人隻有借助高倍電子顯微鏡才能看到它的外形和結構。
應用納米技術，可以將機器、電子計算機、機器人做得越來越小。美國麻省理工學院已研製出一台名叫摩西的僅有1立方英寸大小的微型機器人，能對各類刺激作出反應，在小角落裏爬行。現在，已能做出比襯衣紐扣體積還小的電子計算機、用肉眼幾乎看不見的機器人。手術刀隻有頭發的1％粗細，不用開胸就可以進行心髒病手術。
預計未來，研製的納米電子芯片可比微電子芯片提高幾個數量級的集成度，在納米生物學中從事研究蛋白質的結構和構成去了解生命，創造和製作納米化工廠、生物傳感器、生物分子計算機元件、生物分子計算機、生物分子馬達，以及生物分子機器人等；實現分子、原子級操作，創造人工新物質，等等。
2.納米材料
納米材料是指由納米量級（1納米～50納米）的晶態或非晶態超微粒所構成的固體物質。獨特的固體結構使其具有高強度、高韌性、高比熱、高熱膨脹、高電導率、高擴散率、高磁化率以及強電磁波吸收能力。其研究和應用於20世紀70年代開始，現已可製備高性能陶瓷和特種合金、催化材料、傳感器材料以及紅外吸收材料等。
納米是一個長度單位，它隻有十億分之一米。而納米技術就是研究1～100納米範圍內電子、原子和分子運動規律的一項嶄新技術。隨著科學家們在納米這一新領域上的開疆辟土，他們發現，雖然納米本身是一個極小的度量單位，但是它的發展空間卻可以遠達生物學、物理學等多個學科。
不同類型的納米材料在不同的領域各顯身手。比如，納米磁性材料製作的錄音帶、錄像帶和磁盤，其記錄的密度比普通磁帶、錄像帶高得多；顆粒型納米材料可作催化劑、磁記錄介質等；納米大小的超細粉末製成的金屬材料，硬度比普通粗晶粒金屬的硬度高出兩倍以上。
納米塗料是指微粒粒徑在1~100納米的塗料，它們的單個粒子隻有在電子顯微鏡下才能觀察到。納米塗料具有優良的性能，將其塗在建築物外牆上，不僅容易附著，而且耐擦洗。將它塗在醫院、手術室等空間的內牆上，在紫外光照射和有氧條件下，它還具有一定的殺菌、分解異臭的作用。
幾個納米的金屬銅顆粒或金屬鋁顆粒，一遇到空氣就會產生激烈的燃燒，發生爆炸。利用納米金屬的易燃易爆可以做成烈性炸藥，或者製作火箭的固體燃料產生更大的推力。此外，納米金屬顆粒粉體也可以做催化劑，能加快化學反應速率。
將藥物與磁性納米顆粒相結合，患者服用這些納米藥物顆粒，可以自由地在血管和人體組織內運動。醫生隻需在人體外部施加磁場加以導引，藥物就會按照醫生的需要集中到患病的組織中，大大地提高了藥物療效，並降低副作用。
科學家將可降解的澱粉和不口丁降解的塑料通過特殊研製的設備粉碎成納米顆粒，再通過物理結合製成新材料。這種新型原料生產出的農用地膜、一次性餐具、各種包裝袋等類似產品可以達到100％的降解，不再汙染環境。納米技術在科學研發上的應用，開啟了綠色科技的新潮流。