人类制造和使用的材料比其他任何东西都更简洁地定义了人类历史。但现在，在一些人称之为硅时代的时代，很明显，未来的纪元将不会那么容易确定。
加州理工学院工程与应用科学教授威廉·约翰逊说：“材料科学的最大故事是复杂性。”“从许多角度来看，现在的复杂性更高：更多的成分、更多的化学物质、更多的相。”因此，虽然青铜时代的冶金学家可以把熔化的铜、锌和锡混合在一起，然后就万事大吉，但明天的突破性材料可能需要几十种成分，而且比例极其精确。
幸运的是，加州湾区的 Symyx 等公司正在实现发现过程的自动化。约翰逊说：“所以，如果你想要一种能为 LCD 屏幕发出纯蓝色激光光的材料，你不必在实验室里尝试找出镓、砷、铝和其他三种成分的哪种组合能提供最佳蓝光，而是可以制作成千上万种这些成分的组合，并自动测试每一种，看看哪种效果最好。”
尽管如此，这种方法仍然需要原子自行排列。在 1959 年一次被称为“底部空间很大”的著名演讲中，物理学家理查德·费曼曾想知道：“如果我们能按照我们想要的方式逐个排列原子，会发生什么？”
Foresight Nanotech Institute 的总裁 Scott Mize 表示：“当你能在这些尺度上构建事物时，新的特性就会出现。”这是一个探索超微尺度技术实际应用的思想库。Mize 说，在分子层面操纵各种材料有望实现高效太阳能电池、有望开启期待已久的氢能源经济的储氢技术、延长人类寿命、普及计算（“让每个设备在某种程度上都是智能设备”）、更先进的航天器，甚至可能将火星变成一个类地家园。
这似乎好得令人难以置信，但这项技术已经超越了空想理论。费曼曾梦想着用能够组装越来越小的自己版本的机械臂，直到它们能够像砌墙一样放置单个原子（末日论者则回应说，噩梦般的场景是：能够自我复制的微型机器人将世界溶解成“灰色粘液”）。但 MIT 的 Angela Belcher 等研究人员正在利用一种有前途的捷径——利用病毒、细菌和酵母来构建电子、磁性和光学结构。
与此同时，这场游戏才刚刚开始，炒作无处不在。约翰逊警告说，基础化学有时被吹嘘为奇迹般的微观操纵，仅仅因为“你所做的一切都涉及到原子尺度的现象”，包括在咖啡杯中溶解糖。Mize 说，真正革命性的材料科学必须涉及纳米尺度粒子的精确定位和构建——而这在目前还不太实用。
Mize 说，在操纵分子和原子的科学领域，我们“处于计算在集成电路发明之前的阶段”。“我们还没有经历改变一切的重大突破。”
波音的塑料飞机 自查尔斯·林德伯格于 1927 年 5 月完成首次不间断的跨大西洋单人飞行以来，飞机基本上都是由铆接的金属制成的。但波音公司的 787 梦想客机（预计于 2008 年交付）将由 50% 的复合材料构成——主要是嵌入树脂中的碳纤维——从而提高速度、降低成本并提升舒适度。这款飞机的三个版本将配备，可搭载 223 至 296 名乘客。
碳层压板 碳纤维增强并模塑成型的环氧树脂构成了机身的大部分外部结构。
碳纤维夹层 在两层碳纤维增强塑料之间夹一层金属或玻璃，在关键区域增加了强度。
玻璃纤维复合材料 用于飞机的机头以及机翼和机身的连接处。
钢、铝和钛 在外部和内部结构件的制造中用量较少。
