Le nano-usine est l'application standard proposée pour la fabrication de la première génération moléculaire, également connu comme la nanotechnologie moléculaire. Fabrication moléculaire est une technologie futuriste qui emploient panoplie de systèmes de nano-machines de niveau ("nanoassemblers") pour synthétiser macro-échelle des produits en utilisant un processus appelé assemblage convergent. Ensemble à convergente, une ligne d'assemblage de bras manipulateurs progressivement agrandie assemble sous-produits et les transmet à l'étape suivante de bras manipulateurs agrandie, jusqu'à ce que finalement un produit utilisable par l'homme est créé.
Parce que ces nanoassemblers serait stationnaire et de travailler dans une chaîne de montage comme une usine conventionnelle, le danger de ces nanomachines se détachant et en cours d'exécution sauvage est absent. Visionnaires sur les nanotechnologies ont longtemps été inquiet d'un retour de bâton de la technologie proposée repose sur fantaisistes histoires de science-fiction, comme Michael Crichton "Prey", qui représentent «nanotechnologie» comme des essaims de machines autonomes avec auto-évolution capacités. La notion d'une nano-usine fournit une réfutation solide pour de tels scénarios catastrophes.
En raison des lois d'échelle, nano-usines peut être extrêmement productif. Macro-échelle des systèmes de robotique, comme la robotique d'assemblage des automobiles, utilisez bras manipulateurs qui se déplacent très lentement par rapport aux normes nanotechnologiques. Bras manipulateurs d'exploitation au niveau moléculaire pourrait effectuer des opérations de montage très rapide, de l'ordre du GHz (milliards de fois par seconde) plutôt que la simple Hz. Des calculs préliminaires suggèrent qu'un nano-usine pourrait traiter sa propre masse en quelques heures.
Grâce à la programmation avancée, une nano-usine permettrait à l'utilisateur de spécifier la composition d'un produit avec une précision atomique, ouvrant de vastes nouveaux secteurs de l'espace de conception. Beaucoup de nos produits actuels souffrent de faiblesses ou imperfections, car ils sont fabriqués par «chimie en vrac", jetant ainsi des milliards ou des trillions d'atomes d'une manière aléatoire plutôt que de créer des produits grâce à un positionnement précis atomique. Si une nano-usine ont été créés avec succès, il pourrait également être programmé pour produire des nano-usines supplémentaires pour le coût de rien d'autre que les matières premières et la programmation nécessaire. Lorsque nano-usines deviennent réalité (peut-être en 2015), ils sont susceptibles de révolutionner tous les secteurs de la fabrication.