Animasi nanotiub karbon berputar ini menampilkan struktur tiga dimensinya.
Nanoteknologi mencakup pengembangan
teknologi
dalam skala nanometer, biasanya 0,1
sampai 100 nm (satu nanometer sama dengan seperseribu mikrometer atau
sepersejuta milimeter). Istilah ini kadangkala diterapkan ke
teknologi sangat kecil.
Nanoteknologi ialah satu bidang sains gunaan yang
menumpukan kepada reka bentuk, sintesis, pencirian, dan penggunaan
bahan-bahan dan peranti-peranti pada skala nano. Kejayaan-kejayaan
cemerlang dalam nanoteknologi telah menghasilkan alat solek dan losen
pelindung cahaya matahari yang lebih baik, serta seluar kalis air.Nanoteknologi
ialah satu subklasifikasi teknologi dalam sains koloid, biologi, fizik,
kimia, dan bidang-bidang saintifik yang lain, sebagaimana yang
ditakrifkan oleh laman web Inisiatif Nanoteknologi Nasional Amerika
Syarikat. Takrifnya ialah "pemahaman dan pengawalan jirim-jirim pada
dimensi sebanyak lebih kurang 1 hingga 100 nanometer yang mana fenomena
unik membolehkan penggunaan baru".Istilah nanoteknologi kadangkala disamakan dengan nanoteknologi molekular (juga dikenal sebagai "MNT"), sebuah conjecture
bentuk tinggi nanoteknologi dipercayai oleh beberapa dapat dicapai
dalam waktu dekat di masa depan, berdasarkan nanosistem yang produktif.
Nanoteknologi molekular akan memproduksi struktur tepat menggunakan mechanosynthesis untuk melakukan produksi molekular.
Nanoteknologi molekular, meskipun belum ada, dipromosikan oleh para
pendukungnya nantinya akan memiliki kesan yang besar dalam masyarakat
bila benar-benar terjadi.Nanosains ialah kajian untuk fenomena
dan pengolahan bahan-bahan pada skala nano. Pada dasarnya, bidang ini
merupakan peluasan sains-sains yang sedia ada ke dalam skala nano.
Nanosains ialah dunia atom, molekul, makromolekul, titik kuantum, serta
himpunan makromolekul, dan dikuasai oleh kesan-kesan permukaan seperti
daya tarikan Van der Waals, ikatan hidrogen, cas elektron, ikatan ion,
ikatan kovalen, kehidrofoban, kehidrofilan, dan penerowongan mekanik
kuantum. Bagaimanapun, nanosains tidak merangkumi kesan-kesan skala
makro seperti gelora dan inersia. Umpamanya, nisbah antara luas
permukaan dengan isi padu yang amat dinaikkan membuka
kemungkinan-kemungkinan baru untuk sains berasaskan permukaan, seperti
pemangkinan. Keaktifan bermangkin ini juga mengakibatkan risiko-risiko
berpotensi daripada saling tindak dengan biobahan.Pencarian
peminiaturan yang berlangsung telah menghasilkan alat-alat seperti
mikroskop daya atom (AFM) dan mikroskop penerowongan imbasan (STM).
Bergabung dengan proses-proses halus seperti litografi alur elektron,
peralatan-peralatan ini membenarkan nanostruktur untuk dimanipulasikan
dan dihasilkan dengan sengaja. Bahan-bahan nano tereka bentuk, baik
melalui pendekatan atas bawah (suatu bahan pukal dikurangkan saiznya
kepada pola nanoskala) mahupun pendekatan bawah atas (struktur-struktur
yang lebih besar dibina atau ditumbuh secara atom demi atom ataupun
molekul demi molekul), melampaui hanya satu lagi langkah dalam proses
peminiaturan. Ahli-ahli sains telah merempuh rintangan di bawah mana
pengkuantuman tenaga bagi elektron-elektron dalam pepejal menjadi
relevan. Apa yang digelarkan "kesan saiz kuantum" memerihalkan fizik
untuk sifat-sifat elektron pepejal yang mengalami pengurangan hebat
saiz zarahnya. Kesan ini tidak terjadi ketika mengurangkan saiz
elektron dari dimensi makro ke dimensi mikro, tetapi menjadi dominan
ketika julat saiz nanometer dicapai. Bahan-bahan yang diturunkan ke
skala nano boleh tiba-tiba menampilkan sifat-sifat yang amat berbeza
berbanding dengan sifat-sifat yang ditampilkan pada skala makro.
Umpamanya, bahan-bahan legap menjadi lut sinar (tembaga); bahan-bahan
lengai menjadi mangkin (platinum); bahan-bahan stabil menjadi bahan
boleh bakar (aluminium); pepejal-pepejal menjadi cecair-cecair pada
suhu bilik (emas); penebat-penebat menjadi konduktor-konduktor
(silikon).Aspek skala nano yangkedua terpenting adalah bahawa
semakin zarah nano menjadi kecil, semakin besar nisbahnya antara luas
permukaan dengan isi padu. Struktur elektroniknya juga berubah secara
hebat. Kedua-dua kesan ini menyebabkan keaktifan bermangkin menjadi
lebih baik, tetapi juga boleh mengakibatkan kereaktifan kimia yang
agresif.Keterpesonaan terhadap nanoteknologi terdiri daripada
fenomena-fenomena kuantum dan permukaan ini yang unik yang ditampilkan
oleh jirim pada skala nano, dan memungkinkan penggunaan baru serta
bahan-bahan yang menarik.Sejarah penggunaanNanoteknologi
melewati akhir abad ke-19 apabila sains koloid mula-mula berakar umbi.
Walaupun tidak dirujuk sebagai "nanoteknologi" ketika itu,
teknik-teknik yang sama masih digunakan pada hari ini untuk
mensintesiskan banyak daripada bahan-bahan pada skala nanometer.
Sebutan pertama untuk sesetengah konsep pembezaan dalam nanoteknologi
(tetapi sebelum penggunaan nama itu) adalah dalam "Masih Terdapat
Banyak Ruang di Bawah" ("There''s Plenty of Room at the Bottom)", sebuah
ceramah yang disampaikan oleh ahli fizik Richard Feynman kepada
Persatuan Fizikal Amerika di Caltech pada 29 Disember 1959. Feynman
menghuraikan sebuah proses yang mengembangkan keupayaan untuk
memanipulasikan setiap atom dan molekul.Prosesnya melibatkan
secara berterusan satu set alat persis untuk membina dan mengendalikan
lagi sebuah set yang lebih kecil mengikut kadar sehingga skala yang
diperlukan. Dalam proses ini, beliau memerhatikan bahawa
persoalan-persoalan penskalaan akan timbul disebabkan magnitud pelbagai
fenomena fizikal yang berubah: graviti akan menjadi kurang penting,
ketegangan permukaan dan tarikan Van der Waals akan menjadi lebih
mustahak, dan sebagainya. Idea asas ini kelihatan munasabah, dan
himpunan eksponen memperkukuh idea itu dengan keselarian untuk
menghasilkan sebilangan keluaran akhir yang berguna.Istilah
"nanoteknologi" telah ditakrifkan oleh Norio Taniguchi, Profesor
Universiti Sains Tokyo, pada tahun 1974 dalam sebuah kertas kerja (N.
Taniguchi, "Mengenai Konsep Asas ''Nanoteknologi''," Proc. Intl. Conf.
Prod. Eng. Tokyo, Bahagian II, Persatuan Kejuruteraan Kepersisan Jepun,
1974.) sebagai berikut: "''Nanoteknologi'' terdiri terutamanya daripada
pemprosesan bahan-bahan melalui pemisahan, pengukuhan, dan canggaan
oleh sebiji atom atau sebiji molekul." Pada dekad 1980-an, idea asas
untuk takrif ini telah diperiksa dengan teliti oleh Dr. Eric Drexler.Beliau
mempromosikan keertian teknologi untuk fenomena-fenomena dan
peranti-peranti skala nano melalui ucapan-ucapan dan buku-bukunya,
Enjin-enjin Penciptaan: Era Nanoteknologi Yang Akan Datang (Engines of
Creation: The Coming Era of Nanotechnology) dan Sistem-sistem Nano:
Jentera Molekul, Pengilangan dan Pengiraan (Nanosystems: Molecular
Machinery, Manufacturing, and Computation), (ISBN 0-471-57518-6) dan
disebabkan beliau, istilah itu memperoleh maksud kini.