Um sensor é geralmente definido como um dispositivo que recebe e responde a um estímulo ou um sinal. Porém, os sensores artificiais são aqueles que respondem com sinal elétrico a um estímulo ou um sinal. Um transdutor por sua vez é um dispositivo que converte um tipo de energia em outra não necessariamente em um sinal elétrico. Muitas vezes um sensor é composto de um transdutor e uma parte que converte a energia resultante em um sinal elétrico. Podem ser de indicação direta (como um termômetro de mercúrio ou um medidor elétrico) ou em par com um indicador (algumas vezes indiretamente com um conversor de analógico para digital, um computador e um display) de modo que o valor detectado se torne legível pelo homem. Além de outras aplicações, os sensores são largamente usados na medicina entre outros.
Uma das aplicações de sensores artificiais que vem sendo muito estudada é da indústria robótica. Tal como um robô à escala macroscópica, um robô à escala do nanómetro terá que ter sensores para que se possa orientar, algum tipo de mecanismo de controlo, actuadores e mecanismos de propulsão para que se possa mover e capacidade de comunicar com outros agentes. Porém, esta mudança de escala não permite a cópia directa das estruturas e estratégias utilizadas nos “macrorrobôs”. À escala do nanómetro, a matéria não se comporta como à escala macroscópica, onde os processos quânticos imperam. Para projectar e construir um nanorrobô é necessário conceber cada um dos componentes utilizados, bem como o seu funcionamento, de acordo com as leis da Mecânica Quântica. Ao contrário do que possa parecer, esta realidade não constitui um constrangimento. Pelo contrário, abre todo um universo de novas possibilidades.
Actualmente ainda não existem sensores artificiais verdadeiramente à escala do nanómetro. Já se projectaram e construíram aparelhos que exploram a alteração de condutividade em nanotubos e nanofios quando estes são expostos a substâncias específicas, porém ainda não se conseguiu fazer um verdadeiro nanossensor. A sensibilidade a diferentes espécies químicas pode ser conseguida ligando certos grupos químicos aos sensores. Apesar dos tubos e fios utilizados nestes sensores terem vários micrómetros de comprimento pensa-se ser possível torná-los mais pequenos mantendo as suas capacidades sensoriais.
Pensa-se ser possível miniaturizar estes mecanismos fabricando um nano-cantilever. Já foram desenvolvidos cantilevers com frequências de ressonância de 1 GHz, porém estes ainda são demasiado grandes para poderem ser considerados nanossensores.
Por sua vez, já foi demonstrada a possibilidade de conceber pontas de prova fluorescente com dimensões à escala do nanómetro. Estas pontas de prova podem ser injectadas em células e relatar as concentrações de substâncias químicas dentro destas. É de notar que a ponta de prova per se não é um sensor, pois esta requer uma fonte de luz e um detector de fluorescência, ambos dispositivos macroscópicos dificilmente miniaturizáveis. Este facto torna complicado a sua transformação em nanorrobôs autónomos ou semiautónomos.
Uma das hipóteses mais promissoras é aquela que defende que uma alteração da forma de uma proteína durante o processo de binding (ligação) pode ser utilizada para reconhecer certas substâncias químicas. Com efeito, a ligação de uma substância química específica reconhecida por uma proteína causa um movimento tipo “dobradiça”, que resulta numa alteração da distância entre a componente electricamente activa e um eléctrodo, podendo detectar-se esta alteração electricamente.
As bactérias, por exemplo, podem utilizar sensores para este tipo de estímulos, fazendo, por exemplo, uso de campos magnéticos, o que permite interactuar com estas a distâncias muito superiores aquelas que caracterizam o "contacto químico".
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