Veel gangbare materialen vertonen verschillende en potentieel bruikbare eigenschappen wanneer ze op extreem kleine schaal worden vervaardigd, dat wil zeggen, met afmetingen in de buurt van de grootte van atomen, of een paar tien miljardsten van een meter. Deze eigenschappen op "atomaire schaal" of "nanoschaal" omvatten gekwantiseerde elektrische kenmerken, lijmloze hechting, snelle temperatuurveranderingen, en afstembare lichtabsorptie en verstrooiing die, indien beschikbaar in producten en systemen op menselijke schaal, zou potentieel revolutionaire defensie- en commerciële capaciteiten kunnen bieden. Twee vooralsnog onoverkomelijke technische uitdagingen, echter, in de weg staan:gebrek aan kennis over het behouden van nanoschaaleigenschappen in materialen op grotere schaal, en gebrek aan assemblagemogelijkheden voor items tussen nanoschaal en 100 micron - iets breder dan een mensenhaar.

DARPA heeft het Atoms to Product (A2P)-programma opgezet om deze uitdagingen te helpen overwinnen. Het programma wil verbeterde technologieën ontwikkelen voor het samenstellen van stukken op atomaire schaal. Het streeft er ook naar deze componenten te integreren in materialen en systemen van nanoschaal tot productschaal op manieren die onderscheidende eigenschappen op nanoschaal behouden en benutten.

"We willen nieuwe manieren ontdekken om ongelooflijk kleine dingen samen te voegen, met als doel nieuwe miniaturisatie- en assemblagemethoden te ontwikkelen die zouden werken op schaal 100, 000 keer kleiner dan de huidige state-of-the-art technologie, " zei John Main, DARPA programmamanager. "Als het lukt, A2P zou kunnen helpen bij het creëren van geheel nieuwe klassen materialen die op alle schalen nanoschaaleigenschappen vertonen. Het zou kunnen leiden tot het vermogen om materialen te miniaturiseren, processen en apparaten die niet kunnen worden geminiaturiseerd met de huidige technologie, evenals het bouwen van driedimensionale producten en systemen op veel kleinere afmetingen."

Deze mate van montage op schaal is gebruikelijk in de natuur, Hoofd voortgezet. "Planten en dieren, bijvoorbeeld, zijn in feite systemen die zijn samengesteld uit componenten op atomaire en moleculaire schaal die een miljoen tot een miljard keer kleiner zijn dan het hele organisme. We proberen een vergelijkbare basis te leggen voor de ontwikkeling van toekomstige materialen en apparaten."