Nanobilim, herhangi bir ayrıtının boyutu 1-100 nanometre (nm) arasında kalan materyallerin özelliklerini inceleyen bilim dalıdır. Nanobilim ile maddeler atomik, moleküler ve makromoleküler boyutta manipüle edilebilmektedir. Bir nanometre ölçü birimi olarak metrenin milyarda birine eşittir. “Nanoskala” olarak adlandırdığımız ölçek tipinde malzemeleri nanoölçekte ölçtüğümüz zaman başka bir dünyanın kapılarını açmaktayız. Bu dünyada bildiğimiz herşey farklı özellikler gösterir. Örneğin çağlar öncesinden inert olarak bildiğimiz ve diş implantlarında sıkça kullanılan altın, nanodünyada oldukça inert bir malzeme haline gelmektedir. Malzemelerin özelliklerinin bu denli değişmesi tek bir şekilde yani kuantum fiziğiyle açıklanabilmektedir.
Nanoboyutun sıfır noktası olarak kabul edebileceğimiz alt sınırı 1 nanometredir. 1 nanometrenin (nm) altında tek atom boyutuna inilmesinden dolayı atomlar arası ilişkilerden bahsedilememektedir. Üst sınırı oluşturan 100 nm üzerinde ise yeniden Newton fiziği kuralları tamamen yıkılarak yerine Richard Feynman‘nın 1959 yılında yaptığı ve 1960 yılında yayınlanan konuşması nanobilim ve nanoteknolojinin başlangıç noktası kabul edildiği kuantum fiziği kuralları almaktadır. Feynman konuşmasında gelecekte üretilmek istenen malzemelerin atom seviyesinden başlanarak atom-atom inşa edilebileceği ifade etmiştir. Bu konuşmadan yirmi yıl kadar sonra, 1981 yılında IBM mühendisleri tarafından Taramalı Tünelleme Mikroskobu (STM) ve Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) keşfedilmiştir. Bu iki mikroskop sayesinde malzemelerin yüzeyleri atomik seviyede incelenebilmiş ve nanoboyutun varlığı kanıtlanmıştır.
Nanoteknoloji ise nanoboyut olarak adlandırdığımız ölçekte üretilen her şeydir. Bu teknolojiyle moleküllerin yapıları detaylı olarak analiz edilebilmekte ve yeni sistemler geliştirilebilmektedir. Nanoteknoloji terimi ilk kez 1974 yılında Tokyo Bilim Üniversitesi‘nden Prof. Norio Taniguchi tarafından kullanılmıştır. Prof. Taniguchi; nanoteknolojiyi; “esas olarak, malzemelerin bir atom veya bir molekül tarafından ayrıştırılması, birleştirilmesi ve deformasyonu” olarak tanımlamıştır.
Nanoteknoloji ile üretilen bütün malzemelere ise Nanomalzeme adı verilmektedir. Bir malzemenin nanomalzeme olarak kabul edilebilmesi için en az bir boyutu 100 nm’nin altında olmalıdır. Sadece 1 ayrıtı 100 nm’nin altında olan materyeller “nanofilm”, 2 ayrıtı 100 nm’nin altında olan materyaller “nanotüp”, “nanofiber” veya “nanotel”, 3 ayrıtı da 100 nm’nin altında olan materyaller “nanopartikül” olarak isimlendirilmektedir. Boyutun küçülmesiyle artan “yüzey alanı/hacim” oranı nanomalzemelere yığın materyallere kıyasla daha üstün fiziksel, mekanik, elektriksel ve optik özellikler kazandırmaktadır .
Nanomalzemelerin üretim yöntemlerinin araştırılması ve incelenmesi, yeni nanomateryallerin keşfedilmesi ve karakterizasyonu, bu nanomateryallerden insan hayatını kolaylaştıracak yeni nesil yüksek teknoloji ürünlerinin geliştirilmesi nanomühendislik olarak tanımlanmaktadır.
Nanobilim ve nanomühendislik; mekanik, elektrik-elektronik, fizik, kimya, biyoloji, tıp, optik ve malzeme bilimi gibi birçok alanla iç içe, disiplinlerarası bir alandır. Nanomühendislik kavramı geleceğin en önemli bilim dallarından biridir. Bunun nedeni nanobiyoteknoloji kavramının ancak nanomühendisler tarafından kolayca geliştirilebilmesidir. Nükleik asitler, DNA, RNA, ATP başta olmak üzere proteinler, yağlar ve bunlar gibi yaşamsal öneme sahip birçok biyomolekül nanoboyutta incelendiğinde “nanobiyoteknoloji’’ kavramı ön plana çıkmaktadır. Nanobiyoteknolojinin uygulama alanları arasında yeni nesil ilaçların, ilaç taşıyıcı sistemlerin, biyosensörlerin, görüntüleme ajanlarının ve yapay organ ve dokuların geliştirilmesi bulunmaktadır.
