Nanoteknoloji, maddenin yaklaşık 1–100 nanometre (10⁻⁹ m) ölçeğinde kontrol edilmesi, tasarlanması ve işlevlik kazandırılması ile ilgilenen disiplinler arası bir bilim alanıdır. Bu ölçekte, malzemelerin kuantum etkileri, yüzey/hacim oranındaki keskin artış ve atomik-düzeyde etkileşimler nedeniyle makroskopik hallerinden tamamen farklı elektriksel, optik, manyetik, mekanik ve kimyasal özellikler sergilediği gözlemlenir.

Teknik Özellikler ve Temel Prensipler

Nanoteknolojiyi geleneksel mühendislikten ayıran temel teknik parametreler şunlardır:

Yüzey Alanı/Hacim Oranı: Madde nano ölçeğe indirgendiğinde, toplam hacme oranla yüzey alanı keskin bir şekilde artar. Bu durum, malzemenin kimyasal reaksiyonunu ve katalitik özelliklerini üstel olarak artırarak, daha düşük enerjiyle daha yüksek verim alınmasını sağlar.

Kuantum Sınırlama (Quantum Confinement): Elektronların hareket alanı, malzemenin boyutları ile sınırlandırıldığında, malzemenin optik ve elektriksel özellikleri (örneğin; iletkenlik, ışıma etkisi) boyuta bağlı hale gelir. Bu, kuantum noktaları (quantum dots) gibi teknolojilerin temelidir.

Üretim Yaklaşımları:

Aşağıdan Yukarıya (Bottom-Up): Kimyasal sentez veya moleküler kendi kendine oluşum (self-assembly) yöntemleriyle atomları bir araya getirerek karmaşık yapılar oluşturma.

Yukarıdan Aşağıya (Top-Down): Litografi gibi yöntemlerle büyük yapıları nano ölçekli hassasiyete sahip olacak şekilde işleme veya küçültme.

Uygulama Alanlarındaki Etkisi

Bu teknik üstünlükler sayesinde nanoteknoloji; karbon nanotüpler ile ultra hafif ve dayanıklı kompozitlerin üretilmesine, nanofotonik ile veri iletim hızlarının artırılmasına ve hedeflenmiş ilaç salınım sistemleri ile tıp dünyasında yan etkilerin minimize edilmesine olanak tanır. Günümüzde, bu alanların dışında hemen hemen her alanda, nanoteknolojik yaklaşımlara rastlamak mümkündür.