뜻은 크게 두 가지로, '한 종류의 분자를 이용해 만들어진 구조체'와, '분자 하나 정도의 얇은 층을 가진 구조체'를 말한다.
전자의 경우 탄소나노튜브 등으로 실용화되어 항공기의 동체 등에 사용된다.
후자의 경우 현실에서는 액체 표면층에 이것과 혼합되지 않은 다른 물질이 퍼져 이루는 1분자층의 막을 의미하는 단어로서 사용되며, SF 등에서는 단분자 커터나 단분자 와이어 등을 만들 때 사용되는 문자 그대로의 ' 분자 하나 정도의 얇은 층을 가진 구조체'를 의미하는 단어로서 사용된다. 현실에서는 이 기술 역시 수분의 증발을 막는 등 응용분야는 무궁무진하며, 연구가 활발히 이루어지고 있는 분야이다.
SF 등에서 나오는 단분자 관련 설정에 대해서는 그 묘사의 영향으로 인해 도검이나 와이어 등의 '소재'나 '재료'를 말하는 개념으로서 오해되곤 하지만, 보다 엄밀하게 말하자면 도검이나 와이어 등을 만드는 '소재'나 '재료'를 말하는 개념이라기 보다는 오히려 그러한 도검이나 와이어 등을 만들기 위한 '제조방법'이나 그에 관련된 기술을 의미하는 개념이라고 생각해야 그 설정을 좀 더 올바르게 이해할 수 있다.
형성체 전체가 하나의 분자이기 때문에 응용에 따라서 엄청난 강도를 가질 수 있다. 흑연은 약하지만 흑연을 구성하는 벌집 모양의 탄소원자층 한 개는 그래핀(graphene)이라 불리는 물질로, 두께 0.7nm가량의 단일 원자 분자층 막이지만 파괴강도 자체는 강철의 200배가량이다.
- 다이아몬드와 흑연, 그리고 석탄에 비유하기도 한다. 세 물질의 경우 같은 분자로 이뤄졌지만, 결합구조의 차이로 강도의 차이가 발생한다.