在2003年6月底举行的美国科学院学术年会上，UCLA物理学家报告了单分子纳米尺度传感器的研究进展。该传感器的尺寸还不到20纳米，仅用一个单分子即可识别DNA或RNA分子混合物中是否存在着特定的短序列。它可以用于医学、生物技术、以及生物武器的检测。该研究得到了美国科学基金会的资助。
该项研究的负责人、加州纳米系统研究所Giovanni Zocchi说，纳米分子传感器可用于基因疾病的诊断，在医学、生物技术和其它领域有着广泛的应用前景。它可以显著提高基因疾病的早期诊断水平，而且极可能用于药物开发，以迅速检测候选药物对靶细胞基因表达的作用。
该传感器的工作机理是：当目标分子与传感器上的探针结合时，探针分子改变了形状，在此过程中，触动了传感器。传感器的动作可用被称作“evanescent wave scattering”的光学技术进行检测，这种技术可以精确感应目标的位置。Zocchi说，他们不是直接检测目标分子，而是检测目标分子与探针结合时探针形态的变化，从而确定目标的存在与否。
这种单分子传感器可作为“芯片实验室”的重要部件，以便在芯片上进行化学分析。它也可以成为药物开发的重要工具，检测靶细胞对某种候选新药如何做出反应。它还可以成为干细胞研究的有用工具。它还可用于生物战剂的痕量检测。
研究小组计划进一步提高传感器的敏感度，将其试用于某些基因疾病的早期诊断，以便早期发现DNA异常，或是某些基因表达的异常。