液氮冷却是一种利用氮气冷却的方法，在气体冷却中对被冷却的气体进行冷却使其温度降低，使被冷却的气体的温度下降到比被冷却的气体低的范围。它与气体冷却不同，它不需要冷却剂参与。冷却方法是在液氮中加入某种催化剂或药剂（通常是氮气）来实现的。它可以在许多应用中使用，包括：太阳能电池系统、生物能源、新材料等。液氮冷却在生物医药和能源领域的应用包括：生物反应器的冷却（包括单细胞生物反应器或细胞培养);用于微纳制造的真空系统；微纳米工艺设备等。
1、单细胞生物反应器
在单细胞技术中，有几个关键步骤需要用到液氮冷却，其中包括：①将单细胞培养液加热到高液氮温度（通常在30℃以上);②冷却细胞表面；③去除细胞表面活性剂；④为细胞提供真空环境。这些步骤必须同时进行。在单细胞生物反应器中，用于生物传感的细胞是在低温条件下进行保存的。为了保证单细胞分离过程中细胞的质量浓度与细胞大小成正比。首先需要保证样品的高低温度；其次利用低温和非低温设备（如冰箱）获得细胞的大小和形态。液氮用于单细胞生物反应器的主要技术包括：液氮降温、细胞计数、细胞迁移及分化、荧光和体细胞表达等。
2、微纳制造
微纳米工艺（微加工）可用于生产各种技术、设备和器件。微加工是一种制备纳米器件、组件和设备的工艺过程。微晶薄膜是基于晶体管中的晶格尺寸形成的；它们具有不同的特性，因此需要微加工。基于半导体的微加工过程是以微晶片（纳米）为基础的，通常是基于金属化铟（In铟）半导体或氮化镓(GaN)半导体。由于许多不同材料都具有不同的尺寸、化学性质和光学性质，因此微晶晶片也被称为微粒材料。微晶晶片通常是由超薄超导体（包括铝）制成（包括In-Cell),因此通常被称为微孔材料或微加工晶体管(twin-memorymicroscopyradio)。然而，为了在超微小晶体管中实现纳秒级精确晶圆微孔的尺寸和光学性质，通过使用液氮方法（高氮气流量、温度控制、高真空系统）可获得最佳控制环境来实现超微小晶体管在微米尺度上的高精度制造。
3、真空系统
随着工业生产对环境的要求越来越高，以产生低成本的气体冷却技术为目的的真空系统将变得越来越重要。高纯度、低排放和低污染的低分子源材料，如量子点、功能材料等将被用来作为微纳制造的研究材料选择。由于这些应用对制造技术的不断发展提出了越来越高的要求。高纯度、低污染的低分子源材料，已经成为众多纳米领域发展的重要方向。利用液氮进行真空系统冷却有助于提高材料纯度、制备工艺性能、提高真空设备的效率。
4、微纳米工艺设备
微纳制造设备：通过使用液氮冷却使设备冷却至工作状态，实现大规模微纳米加工。其中可以包括芯片、传感器、微纳米机器、微纳器件和设备等。微纳米制造：将微纳米制造设备放置于微纳设备内部（如薄膜、传感器、晶体管等）以实现对整个器件元件的制造加工。微纳米工艺设备包括精密模具、离子注入、外延、沉积、刻蚀、光刻、光学、超微加工和表征等。这些系统往往需要几个不同的部件组合成一个整体来完成加工设备。但是由于微纳米材料表面很光滑且有一定的粗糙度，需要相应的加工设备来完成微纳米工艺要求。因此，可以采用离子注入、沉积或者刻蚀等方法来实现微纳米材料的制作和加工。