纳米技术

奈米技術（英語：Nanotechnology）是一門應用科學，其目的在於研究於奈米規模時，物質和設備的設計方法、組成、特性以及應用。奈米科技是許多如生物、物理、化學等科學領域在技術上的次級分類，美國國家奈米科技啟動計劃將其定義為「1至100奈米尺寸尤其是現存科技在奈米規模時的延伸」。奈米科技的世界為原子、分子、高分子、量子點集合，並且被表面效應所掌控，如范德瓦耳斯力、氫鍵、電荷、離子鍵、共價鍵、疏水性、親水性和量子穿隧效應等，而慣性和湍流等巨觀效應則小得可以被忽略掉。舉個例子，當表面積對體積的比例劇烈地增大時，開起了如催化學等以表面為主的科學新的可能性。
微小性的持續探究使得新的工具誕生，如原子力顯微鏡和掃描隧道顯微鏡等。結合如電子束微影之類的精確程序，這些設備將使我們可以精密地運作並生成奈米結構。奈米材質，不論是由上至下製成（將塊材縮至奈米尺度，主要方法是從塊材開始通過切割、蝕刻、研磨等辦法得到儘可能小的形狀（比如超精度加工，難度在於得到的微小結構必須精確）。或由下至上製成(由一顆顆原子或分子來組成較大的結構，主要辦法有化學合成，自組裝和定點組裝（positional assembly）。難度在於宏觀上要達到高效穩定的質量，都不只是進一步的微小化而已。物體內電子的能量量子化也開始對材質的性質有影響，稱為量子尺度效應，描述物質內電子在尺度劇減後的物理性質。這一效應不是因為尺度由巨觀變成微觀而產生的，但它確實在奈米尺度時占了很重要的地位。
奈米科技的神奇之處在於物質在奈米尺度下所擁有的量子和表面現象，因此可以有許多重要的是應用，也可以製造許多有趣的材質。

關於「奈米科技」一詞運用的爭議

廣義上，奈米技術包括多用來製造尺寸在100奈米以下的結構的技術。包括那些用來製作奈米線的；包括那些用在半導體製造工業上的技術，如深紫外線光刻、電子束光刻、聚焦粒子束光刻、奈米印刷光刻、原子層沉積和化學氣相法；更進一步還包括分子自組裝技術。但是這些技術早就出現在奈米時代之前，而不是專為了奈米技術而設計，也不是奈米技術研究的結果。
現在以「奈米」冠名的那些技術，對最有野心的和革命性的分子製造卻毫無關係，或者說是遠遠不能達到要求。這樣，「奈米」可能被科學家們和企業家們濫用而形成「奈米泡沫」，而對那些更有野心和遠見的工作毫無益處。
美國國家科學基金資助了研究者David Berube對奈米領域進行整體上的研究，後者的研究成果出版成為了專著《奈米騙局：奈米技術喧囂背後的真相》。這個由NNI主席Mihail Roco攝寫序言的著作得出的結論是：許多被當作「奈米技術」出售的產品，其實只是就材料科學的新瓶裝舊酒，直接導致一個僅僅是售賣的奈米管，奈米線或類似產品的奈米技術工業，最後的結果是少數售賣大量低端產品的供應商。

特性描述

隨著尺寸的減小，一系列的物理現象顯現出來。這其中包括統計力學效應和量子力學效應。並且，同宏觀系統相比，許多物理性質會改變。一個典型的例子是材料的表面體積比。奈米技術可以視作在傳統學科上對這些性質詳盡描述的發展。進一步講，傳統的學科可以被重新理解為奈米技術的具體應用。這種想法和概念上的互動對這個領域的發展起到了推動作用。廣義上講，奈米技術是科學和技術在理解和製造新材料新器械方向上的推演和應用。這些新材料和技術大體上就是物理性質在微尺度上的應用。
和這些系統的定性研究相關的領域是物理、化學和生物，以及機械工程和電子工程。但是，由於奈米科技的多學科和學科交叉的特性，物理化學、材料科學和生物醫學工程的學科也被視作奈米技術重要和不可缺少的組成部分。奈米工程師們住眼觀新材料的設計，合成，定性描述和應用。例如在分子結構上的聚合物製造，在表面科學基礎上的計算機晶片分布設計，都是奈米科技在當代的應用例子。在奈米科技中，膠狀懸浮也有很重要的地位。
材料在奈米尺度下會突然顯現出與它們在宏觀情況下很不相同的特性，這樣可以使一些獨特的應用成為可能。例如，不透明的物質變為透明（銅）；惰性材料變成催化劑（鉑）；穩定的材料變得易燃（鋁）；在室溫下的固體變成液體（金）；絕緣體變成導體（矽）。物質在奈米尺度的獨特量子和表面現象造就了奈米科技的許多分支。

工具與技術

當代電子和中子的發現讓人類知道還有比我們能想像到的最小的東西還要小的物質時，對奈米世界的好奇心已經萌發。當然，1980年代，可以研究奈米結構的早期工具的發展才真的使奈米科學和奈米技術成為可能。
原子力顯微鏡和掃描隧道顯微鏡的這兩種早期的掃描探針促成了奈米時代的到來。同時，基於STM的許多其它類型的掃描探針顯微鏡，使得觀測奈米結構成為可能。
探針的探頭可以用來操縱奈米結構（這種工藝叫做位置組裝）。但是這種過程太慢了，從而到導致了各種奈米光刻技術的發展，例如蘸筆奈米光刻術，電子束曝光和奈米壓印術。
光刻是自上而下的製作技術，用來把大塊物體縮小到奈米尺寸。相對的，自下而上的技術直接用原子或分子搭建更大的結構。這些技術包括化學合成，自組裝和位置組裝。

相關應用

綜上所述，奈米科技實際上涵蓋了一切在奈米範圍的物理、化學的技術和工藝，說它包羅萬象也不算過分。不過現在坊間多在炒作概念，很多都局限於實驗室的理論階段，比較現實的是機械方面的潤滑劑，化工方面的催化劑，還有醫學方面的定點超效藥劑。

健康問題

奈米顆粒進入人體有三種途徑：吸入、吞咽及從皮膚吸收或在醫療過程中被有意的注入（或由植入體釋放）。一旦進入人體，它們具有高度的可移動性。在一些個例中，它們甚至能穿越血腦屏障。
奈米粒子在器官中的行為仍然是需要研究的一個大課題。基本上，奈米顆粒的行為取決於它們的大小，形狀和同周圍組織的相互作用活動性。它們可能引起噬菌細胞（吞咽並消滅外來物質的細胞）的「過載」，從而引發防禦性的發燒和降低機體免疫力。它們可能因為無法降解或降解緩慢，而在器官里集聚。還有一個顧慮是它們同人體中一些生物過程發生反應的潛在危險。由於極大的表面積，暴露在組織和液體中的奈米粒子會立即吸附他們遇到的大分子。這樣會影響到例如酶和其他蛋白的調整機制。

環境問題

主要擔心奈米顆粒可能會造成未知的危害。

社會風險

奈米技術的使用也存在社會學風險。在儀器的層面，也包括在軍事領域使用奈米技術的可能性。（例如，在MIT士兵奈米技術研究所研究的裝備士兵的植入體或其他手段，同時還有通過奈米探測器增強的監視手段。）
在結構層面，奈米技術的批評家們指出奈米技術打開了一個由產權和公司控制的新世界。他們指出，就象生物技術的操控基因的能力伴隨著生命的專利化一樣，奈米技術操控分子的技術帶來的是物質的專利化。過去的幾年裡，獲得奈米尺度的專利像一股淘金熱。2003年，超過800奈米相關的專利權獲得批准，這個數字每年都在增長。大公司已經壟斷了奈米尺度發明與發現的廣泛的專利。例如，NEC和IBM這兩家大公司持有奈米碳管這一奈米科技基石之一的基礎專利。奈米碳管具有廣泛的運用，並被看好對從電子和計算機、到強化材料、到藥物釋放和診斷的許多工業領域都有關鍵的作用。奈米碳管很可能成為取代傳統原材料的主要工業交易材料。但是，當它們的用途擴張時，任何想要製造或出售奈米碳管的人，不管應用是什麼，都要先向NEC或者IBM購買許可證。

未來奈米技術趨勢

高級奈米技術，有時被稱為分子製造，用於描述分子尺度上的奈米工程系統（奈米機器）。無數例子證明，億萬年的進化能夠產生複雜的、隨機優化的生物機器。在奈米領域中，我們希望使用仿生學的方法找到製造奈米機器的捷徑。然而，K Eric Drexler和其他研究者提出：高級奈米技術雖然最初會使用仿生學輔助手段，最終可能會建立在機械工程的原理上。（另見機械合成。）
在2005年8月，50名來自不同領域的國際專家被奈米技術責任中心（Center for Responsible Nanotechnology）組織起來研究分子奈米技術的社會內涵 。
為了決定分子奈米科技的發展道路，Battelle Memorial Institute和Foresight Institute正在領導制定一個基礎廣泛的發展規劃項目 。預計2007年早些時候完成。
設計和製造和自然細胞甚至器官相仿的人工組織是具有潛在可能的。