La formation de motifs structuraux à l'échelle nanométrique est abordée à l'aide de la croissance de couches minces. Cette approche s’appuie sur la compréhension, jusqu’à l’échelle atomique, des processus cinétiques pertinents. Une exploitation judicieuse de la hiérarchie énergétique de ces mécanismes conduit, par organisation spontanée de la matière déposée, à l’émergence d’un arrangement périodique de nanostructures de géométrie spécifique. Ces surfaces nanostructurées peuvent ensuite être utilisées comme matrices afin de piloter la croissance d’autres matériaux. Ainsi, en une seule étape, une grande densité de nano-objets identiques est élaborée, point de départ à l’exploration de leurs propriétés physiques originales. Outre les techniques de croissance, l'interaction d'ions ou même de lumière avec des surfaces peut également mener à une formation de motifs nanométriques.