Er zijn verschillende definities van ‘nanotechnologie’ en ‘nanowetenschap’ in de omloop en vaak worden deze twee begrippen door elkaar gebruikt. Een in 2004 uitgegeven studie van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW) geeft de volgende omschrijving:
Nanotechnologie
is technologie gericht op individuele structuren met een omvang tussen 1 nanometer en 100 nanometer. Op dit niveau kunnen grotere complex-functionele structuren met een fundamenteel nieuwe moleculaire organisatie gemaakt worden. Nieuwe materialen en systemen kunnen ontwikkeld worden waarvan de componenten en structuren revolutionair nieuwe, fysische, chemische en biologische eigenschappen en processen vertonen. Nanotechnologie is een productietechnologie met precisie op moleculair niveau en kan nieuwe eigenschappen van materie aan het licht brengen.
Nanowetenschap
is wetenschappelijk onderzoek dat nodig is om nanotechnologie te kunnen bedrijven. Natuurkunde, scheikunde en biologie spelen daarbij een belangrijke rol.
Bovenstaande geeft ook aan dat nanowetenschap en nanotechnologie multidisciplinaire wetenschapsgebieden zijn.
Methoden
Men onderscheidt in grote lijnen twee methoden om nanomaterialen te construeren.
Top-down synthese
gaat uit van bestaand materiaal waarvan men gericht en geleidelijk deeltjes verwijderd die niet nodig zijn. Met een dergelijke top-down methode is het mogelijk steeds kleinere structuren te maken. Waar de grens ligt van deze technieken is onderwerp van discussie. Het is bijna mogelijk om individuele atomen van een materiaal te verwijderen.
Bottom-up synthese
gaat uit van grondstoffen die via zelf-assemblage tot de gewenste structuur komen. Hierbij maakt men gebruik van specifieke chemische en fysische eigenschappen op nanoschaal. Het is nu mogelijk moleculen te manipuleren zodat structuren volgens een vooraf gesteld plan worden opgebouwd. Dat heeft ongekende gevolgen voor de eigenschappen van objecten en materialen die zo worden vervaardigd.
Nanodeeltjes
Nanodeeltjes hebben andere eigenschappen dan grotere deeltjes van dezelfde stof. Een voorbeeld: goud is normaal geel en reageert niet of nauwelijks met andere stoffen. Op nanoschaal is goud blauw of rood en is het wel reactief. Eigenschappen van een stof, zoals kleur en dichtheid, warmte- en stroomgeleiding, kunnen op nanoniveau afwijken van de ‘normale’ eigenschappen. Chemische eigenschappen zijn afhankelijk van de verhouding van de oppervlakte en het volume van de deeltjes. Met het kleiner worden van objecten neemt het volume veel sneller af dan het oppervlak. Hierdoor is het oppervlak van nanodeeltjes relatief groot ten opzichte van hun inhoud en daarmee zijn nanodeeltjes reactiever dan deeltjes op micro- en millimeter niveau.
Voor meer informatie, zie onder andere Hoe groot kan klein zijn? KNAW, 2004
