Es un campo altamente multidisciplinario que se basa en campos como la física aplicada, la ciencia de los materiales, la ciencia coloidal, la física de dispositivos, la química supramolecular e incluso la ingeniería mecánica y eléctrica.

Existe mucha especulación sobre qué nuevas ciencias y tecnología pueden resultar de estas líneas de investigación.

La nanotecnología puede verse como una extensión de las ciencias existentes a la nanoescala, o como una refundición de las ciencias existentes utilizando un término más nuevo y moderno.

Se utilizan dos enfoques principales en nanotecnología.

En el enfoque "de abajo hacia arriba", los materiales y dispositivos se construyen a partir de componentes moleculares que se ensamblan químicamente por principios de reconocimiento molecular.

En el enfoque "de arriba hacia abajo", los nanoobjetos se construyen a partir de entidades más grandes sin control a nivel atómico.

El ímpetu para la nanotecnología proviene de un interés renovado en la ciencia coloidal, junto con una nueva generación de herramientas analíticas como el microscopio de fuerza atómica AFM y el microscopio de túnel de exploración STM.

Combinados con procesos refinados como la litografía de haz de electrones y la epitaxia de haz molecular, estos instrumentos permiten la manipulación deliberada de nanoestructuras y condujeron a la observación de fenómenos novedosos.

Ejemplos de nanotecnología en el uso moderno son la fabricación de polímeros basados ​​en la estructura molecular y el diseño de diseños de chips de computadora basados ​​en la ciencia de la superficie.

A pesar de la gran promesa de numerosas nanotecnologías como los puntos cuánticos y los nanotubos, las aplicaciones comerciales reales han utilizado principalmente las ventajas de las nanopartículas coloidales en forma masiva, como bronceadores, cosméticos, recubrimientos protectores y ropa resistente a las manchas.

La química sintética moderna ha llegado al punto en el que es posible preparar moléculas pequeñas para casi cualquier estructura.

Estos métodos se usan hoy en día para producir una amplia variedad de productos químicos útiles, como productos farmacéuticos o polímeros comerciales.

Esta capacidad plantea la cuestión de extender este tipo de control al siguiente nivel más grande, buscando métodos para ensamblar estas moléculas individuales en ensamblajes supramoleculares que consisten en muchas moléculas dispuestas de manera bien definida.

Estos enfoques utilizan los conceptos de autoensamblaje molecular y / o química supramolecular para organizarse automáticamente en alguna conformación útil a través de un enfoque ascendente.

El concepto de reconocimiento molecular es especialmente importante: las moléculas se pueden diseñar de modo que se favorezca una conformación o disposición específica debido a fuerzas intermoleculares no covalentes.

Las reglas de emparejamiento de bases de Watson-Crick son un resultado directo de esto, como lo es la especificidad de una enzima dirigida a un solo sustrato, o el plegamiento específico de la proteína misma.

Por lo tanto, dos o más componentes pueden diseñarse para ser complementarios y mutuamente atractivos de modo que formen un todo más complejo y útil.