نانوتکنولوژی دانشی است که پیرامون اصلاحات ساختار و بهینه سازی تجهیزات و فرآورده ها در مقیاس نانو (10-9) بحث می کند و بدین طریق پدیده ها و موقعیت های جدید را بوجود می آورد. می توان ادعا کرد که نانوتکنولوژی، علیرغم توجهات بسیار زیادی که در سال های اخیر به خود معطوف کرده است، علم جدیدی نیست. به مفهومی،
زیست شناسان و شیمی دانان همواره نانوتکنولوژیست بوده اند، به دلیل آنکه آنها با ذرات بسیار ریزی نظیر مولکول های بیولوژیکی چون پروتئین ها، DNA و ویروس که در حد نانو هستند، سروکار دارند (یک نانومتر تقریبأ معادل پنج اتمی است که پشت سرهم قرار گرفته باشند). نانوتکنولوژی در حقیقت از سال 1986 هنگامی که میکروسکوپ الکترونی اختراع شد پا گرفت. با این اختراع دانشمندان توانستند آنچه را که انجام می دادند، ببینند. میکروسکوپ الکترونی قادر است تصاویری از نانو پارتیکل ها را به تصویر بکشد. با ترکیبی از میکروسکوپ الکترونی و نوری می توان تصاویر سه بعدی از آنچه در حال تحقیق است را نشان داد. ناگفته نماند که نانوبیوتکنولوژی مدیون ویژگی های
نیمه رساناها است. نیمه رساناها از دو نوع ماده تشکیل شده اند: رسانا، مانند فلزات و نارسانا مانند شیشه. به دلیل آن که نیمه رساناها می توانند بین دوحالت در نوسان باشند و مانند یک سوئیچ عمل کنند، به خاطر همین خصوصیت، کاربردشان در کامپیوتر و اکنون در بیولوژی اهمیت پیدا کرده است.
علاوه بر این، بیشتر شرکت های نانوبیوتکنولوژی دارای یه ویژگی مشترک هستند و آن این است که تقریبأ همه ی آنها در بعضی از علوم فیزیک، و نه در زیست شناسی،
پیشرفت های زیادی کرده اند. در حقیقت یکی از مشخصات ذاتی رشته های نانوتکنولوژی ماهیت بهره گیری آنها از علوم محتلف است. به عنوان مثال در کمپانی های که با نانوتکنولوژی سر و کار دارند معمولأ محققینی از رشته های مختلف مانند شیمی،
بیولوژی سلولی، بیوشیمی، فنی مهندسی، فیزیکدان و سایر رشته های مربوط کار می کنند. در واقع تعامل بین رشته های مختلف علمی اجتناب ناپذیر است زیرا وقتی که دامنه تحقیقات به حد نانو رسید به ناچار مسائل شیمی با فیزیک مخلوط می شود. مثال اختلاط فیزیک و بیولوژی، احساس نیاز به ابداع روش سریع و آسان طیف سنج جرمی
(mass spectrometry) بود که قادر باشد جرم را در حد نانولیتر اندازه گیری نماید. این سیستم با استفاده از ترکیب کروماتوگرافی حجم-کم، سرعت زیاد با طیف سنج جرمی بدست آمد. نتیجه ی کار آن بود که بتوان مقادیر بسیار ناچیز از نمونه هایی مانند چربی ها را در آزمایشگاه in Vitro آنالیز کرد و یا بتوان تراشه ها و یا پلیت های نانولیتری ساخت که هر پلیت شامل ردیفی از 25000 گودی باشد و در هر گودی بتوان یک واکنش مستقل را انجام داد یعنی در یک زمان قادر به انجام تعداد 25000 واکنش بود.
نانوتکنولوژی را به سه شاخه جدا و در عین حال مرتبط با یکدیگر می توان تقسیم کرد و بر اساس ساختارهای زیر تعریف می شود :
به طور مثال نانوتکنولوژی در زمینه علوم پزشکی در شاخه نانوتکنولوژی مرطوب قرار می گیرد. این شاخه به مطالعه سیستم های زیست محیطی که اساسأ در محیط های آبی پیرامون وجود دارند، می پردازد و چگونگی مقیاس نانومتری ساختمان مواد ژنتیکی، غشاء ها و سایر ترکیبات سلولی را مورد مطالعه قرار می دهد.
نانوبیوتکنولوژی همچنین شاخه ای از علوم است که وابسته به چندین رشته از علوم از جمله فیزیک، مهندسی شیمی، زیست شناسی و ... می باشد. نانو پزشکی قابلیت ساخت ساختارها و ابزارها در حد دقت اتمی را فراهم می آورد. نانوتکنولوژی مولکولی نقش کلیدی را در این علم ایفا می کند. نانوپزشکی فن بکار گیری تدابیر نانوتکنولوژی است و راه حلی است برای پایان دادن به بحران های جهانی مراقبت های پزشکی. کاربرد آن را می توان در بسیاری از زمینه ها از جمله سیستم های نوین دارورسانی، ساخت داروهای هوشمند با عوارض بسیار ناچیز، ساخت اجسام کاشتنی جدید در بدن با روکش های از ذرات نانو، جایگزین ساختن بافتهای جدید،ساخت حسگر های مختلف فشار، pHو اکسیژن و حسگرهای شبکیه، روبوت های بسیار کوچک با قابلیت جابجایی در خون و وسایل تشخیصی بسیار سریع و حساس و کاهش هزینه های تولیدی مشاهده نمود. پیش بینی می شود که تا 10 سال آینده نیمی از فرآورده های دارویی کارخانجات داروسازی بر اساس فناوری نانو باشد.
هم اکنون در دنیا سرمایه گذاری های عظیمی بر روی نانوتکنولوژی و بالاخص در
گرایش های نانوبیو و نانومدیسین صورت گرفته است که نشان دهنده اهمیت این فناوری در پیشرفت و توسعه آینده کشور های توسعه یافته ای نظیر : آمریکا، آلمان، ژاپن و کشورهای در حال توسعه مانند هند و سنگاپور می باشد. در آسیا نیز برنامه های در حال رشدی وجود دارد. تخمین زده شده است که تولیدات نانوتکنولوژی در 10 الی 15 سال آینده به یک هزار میلیارد دلار برسد .
در ایران تنها چندین مرکز انگشت شمار شامل : پژوهشکده علوم نانو در پژوهشگاه
دانش های بنیادی (مرکز تحقیقات فیزیک نظری و ریاضیات)، گروه پژوهشی نانو دانشگاه کاشان، پژوهشکده نانو مرکز تحصیلات تکمیلی زنجان و دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف و دانشگاه تربیت مدرس به عنوان واحد درسی در زمینه نانوتکنولوژی فعالیت دارند.
زیست شناسان و شیمی دانان همواره نانوتکنولوژیست بوده اند، به دلیل آنکه آنها با ذرات بسیار ریزی نظیر مولکول های بیولوژیکی چون پروتئین ها، DNA و ویروس که در حد نانو هستند، سروکار دارند (یک نانومتر تقریبأ معادل پنج اتمی است که پشت سرهم قرار گرفته باشند). نانوتکنولوژی در حقیقت از سال 1986 هنگامی که میکروسکوپ الکترونی اختراع شد پا گرفت. با این اختراع دانشمندان توانستند آنچه را که انجام می دادند، ببینند. میکروسکوپ الکترونی قادر است تصاویری از نانو پارتیکل ها را به تصویر بکشد. با ترکیبی از میکروسکوپ الکترونی و نوری می توان تصاویر سه بعدی از آنچه در حال تحقیق است را نشان داد. ناگفته نماند که نانوبیوتکنولوژی مدیون ویژگی های
نیمه رساناها است. نیمه رساناها از دو نوع ماده تشکیل شده اند: رسانا، مانند فلزات و نارسانا مانند شیشه. به دلیل آن که نیمه رساناها می توانند بین دوحالت در نوسان باشند و مانند یک سوئیچ عمل کنند، به خاطر همین خصوصیت، کاربردشان در کامپیوتر و اکنون در بیولوژی اهمیت پیدا کرده است.
علاوه بر این، بیشتر شرکت های نانوبیوتکنولوژی دارای یه ویژگی مشترک هستند و آن این است که تقریبأ همه ی آنها در بعضی از علوم فیزیک، و نه در زیست شناسی،
پیشرفت های زیادی کرده اند. در حقیقت یکی از مشخصات ذاتی رشته های نانوتکنولوژی ماهیت بهره گیری آنها از علوم محتلف است. به عنوان مثال در کمپانی های که با نانوتکنولوژی سر و کار دارند معمولأ محققینی از رشته های مختلف مانند شیمی،
بیولوژی سلولی، بیوشیمی، فنی مهندسی، فیزیکدان و سایر رشته های مربوط کار می کنند. در واقع تعامل بین رشته های مختلف علمی اجتناب ناپذیر است زیرا وقتی که دامنه تحقیقات به حد نانو رسید به ناچار مسائل شیمی با فیزیک مخلوط می شود. مثال اختلاط فیزیک و بیولوژی، احساس نیاز به ابداع روش سریع و آسان طیف سنج جرمی
(mass spectrometry) بود که قادر باشد جرم را در حد نانولیتر اندازه گیری نماید. این سیستم با استفاده از ترکیب کروماتوگرافی حجم-کم، سرعت زیاد با طیف سنج جرمی بدست آمد. نتیجه ی کار آن بود که بتوان مقادیر بسیار ناچیز از نمونه هایی مانند چربی ها را در آزمایشگاه in Vitro آنالیز کرد و یا بتوان تراشه ها و یا پلیت های نانولیتری ساخت که هر پلیت شامل ردیفی از 25000 گودی باشد و در هر گودی بتوان یک واکنش مستقل را انجام داد یعنی در یک زمان قادر به انجام تعداد 25000 واکنش بود.
نانوتکنولوژی را به سه شاخه جدا و در عین حال مرتبط با یکدیگر می توان تقسیم کرد و بر اساس ساختارهای زیر تعریف می شود :
1) نانوتکنولوژی مرطوب : مطالعه سیستم های زیست محیطی
2) نانوتکنولوژی خشک : مطالعه ساختمان های کربنی، سیلیکونی و دیگر مواد غیر آلی
3) نانوتکنولوژی محاسبه ای : مطالعه مدل سازی و ساخت ظاهر ساختمان های پیچیده در مقیاس نانو
به طور مثال نانوتکنولوژی در زمینه علوم پزشکی در شاخه نانوتکنولوژی مرطوب قرار می گیرد. این شاخه به مطالعه سیستم های زیست محیطی که اساسأ در محیط های آبی پیرامون وجود دارند، می پردازد و چگونگی مقیاس نانومتری ساختمان مواد ژنتیکی، غشاء ها و سایر ترکیبات سلولی را مورد مطالعه قرار می دهد.
نانوبیوتکنولوژی همچنین شاخه ای از علوم است که وابسته به چندین رشته از علوم از جمله فیزیک، مهندسی شیمی، زیست شناسی و ... می باشد. نانو پزشکی قابلیت ساخت ساختارها و ابزارها در حد دقت اتمی را فراهم می آورد. نانوتکنولوژی مولکولی نقش کلیدی را در این علم ایفا می کند. نانوپزشکی فن بکار گیری تدابیر نانوتکنولوژی است و راه حلی است برای پایان دادن به بحران های جهانی مراقبت های پزشکی. کاربرد آن را می توان در بسیاری از زمینه ها از جمله سیستم های نوین دارورسانی، ساخت داروهای هوشمند با عوارض بسیار ناچیز، ساخت اجسام کاشتنی جدید در بدن با روکش های از ذرات نانو، جایگزین ساختن بافتهای جدید،ساخت حسگر های مختلف فشار، pHو اکسیژن و حسگرهای شبکیه، روبوت های بسیار کوچک با قابلیت جابجایی در خون و وسایل تشخیصی بسیار سریع و حساس و کاهش هزینه های تولیدی مشاهده نمود. پیش بینی می شود که تا 10 سال آینده نیمی از فرآورده های دارویی کارخانجات داروسازی بر اساس فناوری نانو باشد.
هم اکنون در دنیا سرمایه گذاری های عظیمی بر روی نانوتکنولوژی و بالاخص در
گرایش های نانوبیو و نانومدیسین صورت گرفته است که نشان دهنده اهمیت این فناوری در پیشرفت و توسعه آینده کشور های توسعه یافته ای نظیر : آمریکا، آلمان، ژاپن و کشورهای در حال توسعه مانند هند و سنگاپور می باشد. در آسیا نیز برنامه های در حال رشدی وجود دارد. تخمین زده شده است که تولیدات نانوتکنولوژی در 10 الی 15 سال آینده به یک هزار میلیارد دلار برسد .
در ایران تنها چندین مرکز انگشت شمار شامل : پژوهشکده علوم نانو در پژوهشگاه
دانش های بنیادی (مرکز تحقیقات فیزیک نظری و ریاضیات)، گروه پژوهشی نانو دانشگاه کاشان، پژوهشکده نانو مرکز تحصیلات تکمیلی زنجان و دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف و دانشگاه تربیت مدرس به عنوان واحد درسی در زمینه نانوتکنولوژی فعالیت دارند.