Τον 21ο αιώνα, οι τομείς των προηγμένων υλικών και των καινοτόμων μικρο/νανοσυστημάτων βρίσκονται στις κορυφαίες θέσεις τόσο των τεχνολογικών όσο και πολιτικοοικονομικών προτεραιοτήτων, δεδομένου ότι παίζουν καταλυτικό ρόλο στη βελτίωση της ποιότητας ζωής, αλλά και της μεταστροφής προς τις βιώσιμες οικονομίες γνώσης. Το αντικείμενο της παρούσας Πράξης βρίσκεται στον πυρήνα του διεπιστημονικού χαρακτήρα του ΙΝΝ, καθώς περιλαμβάνει ανάπτυξη μεγάλου φάσματος τεχνολογιών αιχμής και είναι πλήρως εναρμονισμένο με τις εθνικές και ευρωπαϊκές προτεραιότητες της έξυπνης εξειδίκευσης στους νευραλγικούς τομείς των προηγμένων υλικών, της υγείας, του περιβάλλοντος και του πολιτισμού, σε ένα υπόβαθρο νανοτεχνολογίας.
Στο τομέα των τεχνολογιών περιβαλλοντικού ενδιαφέροντος, οι ενέργειες εστιάζονται σε προηγμένες διαδικασίες οξείδωσης, όπως η ετερογενής φωτοκατάλυση βασιζόμενη σε νανοδομημένα ημιαγώγιμα υλικά, καθώς και τροποποιημένα υλικά με μεταλλικά ή σύνθετα νανοσωματίδια, ικανά να καταστρέφουν παθογόνους οργανισμούς. Σε ανάλογη κατεύθυνση, αναπτύσσονται νανοπορώδη υλικά εμπλουτισμένα με νανοσωματίδια μετάλλων ή οξειδίων με επαυξημένες καταλυτικές αποδόσεις για εφαρμογές μετατροπής του CO2 σε υδρογονάνθρακες. Τέλος, αναπτύσσεται μια νέα σειρά βιοδιασπώμενων, ανακυκλώσιμων και φιλικών προς το περιβάλλον υλικών βασισμένων στο πολυγαλακτικό οξύ προς αντικατάσταση υδρογονανθρακικών υλικών. Στο πλαίσιο μελέτης, κατανόησης και βελτίωσης των περιβαλλοντολογικών παραμέτρων μέσω καινοτόμων υλικών, αναπτύσσονται μέθοδοι ανασύστασης παλαιοπεριβάλλοντος με μεθοδολογίες χρονολόγησης και μελέτης φυσικών πρώτων υλών.

Στο τομέα της υγείας, αναπτύσσονται βιοσυμβατά νανο-υλικά πολυμερικής βάσεως ως φορείς ελεγχόμενης αποδέσμευσης, ως συστήματα μεταφοράς φαρμάκων με ικανότητα στόχευσης και ως αντιβακτηριδιακά/ αντιμυκητιακά συστήματα εκμεταλλευόμενοι την συνθετική ευελιξία και την δυνατότητα μοριακής τροποποίησης αναλόγως της εφαρμογής. Σε δεύτερο, πιο εστιασμένο επίπεδο, οι ενέργειες επικεντρώνονται-υποβοηθούμενες από ενδελεχείς κβαντομηχανικούς υπολογισμούς- στην ανάπτυξη καινοτόμων αντικαρκινικών φαρμάκων με βάση τη σύνθεση και χαρακτηρισμό αναστολέων του ERAP1, αντικαρκινικών αναλόγων της Ταεπεενίνης και της οικογένειας του Λυκίσκου, και “έξυπνων” νανοφορέων φαρμάκων και τροποποίησή τους με μόρια στόχευσης. Η δράση θα ολοκληρωθεί σε τρίτο πιο συστημικό επίπεδο με την ανάπτυξη μικρο- και νανο- τεχνολογιών για την υλοποίηση βιοχημικών αισθητήρων και μικροεργαστήριων ψηφίδας. Αρχικά, μελετήθηκαν νανοδομημένες, περιοδικά διαμορφωμένες, μεταλλοδιηλεκτρικές επιφάνειες για την κατασκευή οπτικών βιοαισθητήρων, ενώ παράλληλα υλοποιούνται ολοκληρωμένες φωτονικές δομές και εναλλακτικές γεωμετρίες κυματοδηγών και βελτιστοποίηση της λειτουργικότητάς τους. Στο ίδιο πλαίσιο αναπτύσσονται χημειοπυκνωτές/ χημειοαντιστάσεις, με πολυμερικούς αισθητήρες για in situ ανίχνευση ουσιών σε υγρά και αέρια. Τέλος, κατασκευάζονται υπερυδρόφοβες, αντιβακτηριακές, μικρο- και νανο-δομημένες επιφάνειες, με στόχο την ενσωμάτωση τους σε διαγνωστικές μικρορευστονικές διατάξεις.
Στον τομέα των βιομηχανικών εφαρμογών πραγματοποιείται σύνθεση νέων μαγνητικών και υπεραγώγιμων υλικών (συμπαγών, νανοσωματιδίων και υμενίων), δομικός χαρακτηρισμός τους, καθώς και τροποποίηση νανοδομών για επίτευξη προεπιλεγμένων ιδιοτήτων συνδυαζόμενη με συστηματική πειραματική και θεωρητική μελέτη σε νανο-, μεσο-, και μακρο- κλίμακα. Απώτερος στόχος είναι η εκμετάλλευσή τους σε καινοτόμες εφαρμογές, όπως συστήματα μαγνητικής αποθήκευσης πληροφορίας, νέα γενιά μόνιμων μαγνητών, σπιντρονική και συστήματα κβαντικών υπολογιστών, μετατροπή και αποθήκευση ενέργειας, περιβάλλον, βιοιατρικές και φωτοκαταλυτικές διατάξεις. Παράλληλα, αναπτύσσονται και θα βελτιστοποιηθούν επιλεγμένα οξείδια, μοριακά και εναλλακτικά διδιάστατα υλικά για καινοτομικά τρανζίστορ FET, φωτοβολταϊκές διατάξεις και μη πτητικές μνήμες.