For å takle disse utfordringene har internasjonal elektronikkindustri rettet sin oppmerksomhet mot vekst og strukturering av nye materialer for elektroniske, optiske, magnetiske og mekaniske komponenter med fysiske dimensjoner på atomær skala. Disse vil kunne brukes i blant annet nye superraske datamaskiner (kvantecomputere) og sensorer for miljøkontroll, optisk kommunikasjon, medisinsk terapi og diagnose. Denne teknologien vil sette sitt preg på fremtidens samfunn og næringsliv, slik mikroelektronikken har preget det 20. århundre.

En nanoelektronikkstudent er interessert i de fysiske mekanismene som styrer oppførselen til naturens minste byggesteiner. Studieretningen fokuserer mye på teori rundt elektroniske og fotoniske egenskaper hos metall- og halvlederstrukterer, og tar for seg kvanteeffekter i systemer på nanometerskala.

Transistorene som sitter i dagens datamaskiner må stadig bli mindre for datamaskinene skal bli bedre. Denne nedskaleringen nærmer seg en nedre grense, og datateknologien er derfor avhengig av nanoelektronikk for at utviklingen skal fortsette. Dette er en størrelsesskala hvor kvantefenomen, interatomære vekselvirkninger og materialenes overflateegenskaper svekker påliteligheten til de elektroniske komponentene. Da er det på tide å tenke nytt, og mulige løsninger kan for eksempel være ett-elektron-systemer, nanowires og transistorer laget av karbonnanorør.

Foruten utvikling av nye og mer kompakte transistorløsninger, omfatter nanoelektronikk også andre spennende felt som spintronikk, kvanteinformasjonsteknologi, fotoniske nanosensorer og mikroelektromekaniske systemer. Nanoelektronikkstudenter får også praktisk erfaring med de vanligste deponerings- og karakteriseringsteknikkene fra NTNU NanoLab.