與傳統(tǒng)材料制成的傳感器相比，基于納米材料的傳感器在靈敏度和特異性方面具有多項優(yōu)勢。

高特異性：納米傳感器之所以具有更高的特異性，是因為它們的運行規(guī)模與天然生物過程相似，可以利用化學(xué)和生物分子進行功能化，并具有引起可檢測物理變化的識別事件。

高靈敏度：靈敏度的提高源于納米材料的高表面積體積比，以及可以用作檢測基礎(chǔ)的納米材料的新穎物理特性，包括納米光子學(xué)。納米傳感器還可以潛在地與納米電子器件集成，從而為納米傳感器增加本地處理能力。

在成本和響應(yīng)時間方面的優(yōu)勢：除了靈敏度和特異性外，納米傳感器還具有成本和響應(yīng)時間方面的顯著優(yōu)勢，這使得納米傳感器適用于高通量應(yīng)用。與傳統(tǒng)的檢測方法（例如色譜法和光譜法）相比，納米傳感器可提供實時監(jiān)控。這些傳統(tǒng)方法可能需要數(shù)天至數(shù)周才能獲得結(jié)果，并且通常需要投資于資本成本以及樣品制備時間。

面臨多挑戰(zhàn)性：納米傳感器面臨許多挑戰(zhàn)，包括避免結(jié)垢和漂移，開發(fā)可重現(xiàn)的校準(zhǔn)方法，應(yīng)用預(yù)濃縮和分離方法以獲得避免飽和的適當(dāng)分析物濃度以及以可靠的可制造方式將納米傳感器與傳感器組件中的其他元件集成在一起。由于納米傳感器是一項相對較新的技術(shù)，因此有關(guān)納米毒理學(xué)的問題很多懸而未決，目前限制了它們在生物系統(tǒng)中的應(yīng)用。一些納米傳感器可能會影響細胞的新陳代謝和體內(nèi)穩(wěn)態(tài)，從而改變細胞分子的分布并使其難以將傳感器引起的偽影與基本的生物學(xué)現(xiàn)象區(qū)分開。

納米傳感器有多種類型，主要有電化學(xué)納米傳感器、光子納米傳感器和比色法納米傳感器。

電化學(xué)納米傳感器：

電化學(xué)納米傳感器基于檢測由于散射的變化或電荷載流子的耗盡或積累而導(dǎo)致的分析物結(jié)合后納米材料中的電阻變化。包括化學(xué)納米傳感器和物理化學(xué)納米傳感器這兩種，兩者各有不同的傳感機制。

化學(xué)納米傳感器通過測量納米材料的電導(dǎo)率變化來起作用。許多納米材料具有高電導(dǎo)率，當(dāng)分子結(jié)合或吸附時，電導(dǎo)率會降低，正是這種可檢測的變化被測量。一維材料（例如納米線和納米管）是化學(xué)納米傳感器的出色示例，因為一旦檢測到分析物，它們的電約束結(jié)構(gòu)既可以充當(dāng)換能器，也可以充當(dāng)電子線。

而物理化學(xué)納米傳感器雖然也是通過檢測材料的電導(dǎo)率變化來工作的。但是，與化學(xué)納米傳感器的工作機制卻大不相同。比如其中的機械納米傳感器，當(dāng)對材料進行物理操作時，用作機械納米傳感器的納米材料會改變其電導(dǎo)率，而這種物理變化會引起可檢測的響應(yīng)。也可以使用連接的電容器來測量此響應(yīng)，其中的物理變化會導(dǎo)致電容的可測量變化。其他示例包括電磁納米傳感器、等離激元納米傳感器、表面增強拉曼光譜的光譜納米傳感器、磁電子或自旋電子納米傳感器等。