Η νανοανάλυση είναι μια φανταχτερή λέξη που σημαίνει απλώς να κοιτάς κάτι σε κλίμακα νανομέτρων. Μπορείτε να ονομάσετε το κοίταγμα έξω από ένα παράθυρο “μακροανάλυση”, επειδή περιλαμβάνει την ανάλυση μιας σκηνής σε μακρο-κλίμακα. Η νανοανάλυση διεξάγεται με χρήση οποιουδήποτε αριθμού τεχνολογιών που μπορούν να επιλύσουν εικόνες σε νανοκλίμακα — μικροσκόπια σάρωσης σήραγγας (STM), μικροσκόπια ατομικής δύναμης (AFM), μικροσκόπια ανιχνευτή σάρωσης (SPMs), ηλεκτρονικά μικροσκόπια μετάδοσης (TEM), μικροσκόπια εκπομπής πεδίου (FEM) , και για την υψηλότερη ανάλυση, κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ.
Η νανοανάλυση πραγματικά απογειώθηκε με την εφεύρεση της κρυσταλλογραφίας ακτίνων Χ το 1914. Η πρώτη χημική ουσία της οποίας η ατομική δομή απεικονίστηκε ήταν το επιτραπέζιο αλάτι, το NaCl. Η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ δεν παράγει μια ακριβή εικόνα του αντικειμένου υπό νανοανάλυση — αντίθετα, αντανακλά τις ακτίνες Χ (που έχουν μικροσκοπικά μήκη κύματος) από έναν κρύσταλλο και καταγράφεται ένα μοτίβο περίθλασης, παρόμοιο με αυτό που φαίνεται όταν κάποιος κρατά έναν κρύσταλλο στο φως και παρατηρεί πώς ανακλάται το φως. Καθώς ο κρύσταλλος περιστρέφεται αργά, το σχέδιο περίθλασης συνεχίζει να καταγράφεται και χρησιμοποιώντας εξελιγμένες μαθηματικές τεχνικές, ο ερευνητής μπορεί να προεκβάλει την ατομική δομή του κρυστάλλου.
Η νανοανάλυση έχει χρησιμοποιηθεί για διάφορους σκοπούς από τότε που ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά. Η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ έχει χρησιμοποιηθεί για την απεικόνιση της δομής εκατοντάδων χιλιάδων ενώσεων, από τους απλούστερους μονοατομικούς κρυστάλλους έως σύνθετες πρωτεΐνες. Τα δεδομένα κρυσταλλογραφίας ακτίνων Χ χρησιμοποιήθηκαν από τους Watson και Crick για να σχηματίσουν την υπόθεσή τους σχετικά με τη δομή διπλής έλικας του DNA το 1953.
Η νανοανάλυση μπορεί να είναι προκλητική επειδή πολλές τεχνικές απεικόνισης νανοκλίμακας είναι τόσο ευαίσθητες που το δείγμα πρέπει να είναι ατομικά τέλειο για να βγαίνει καλά η εικόνα. Έτσι, το πιο δύσκολο μέρος της απεικόνισης ενός δείγματος είναι η εύρεση ενός καλού.
Η νανοανάλυση έχει χρησιμοποιηθεί για να δείξει πώς η δομή νανοκλίμακας ενός υλικού μπορεί να αλλάξει τις ιδιότητές του στη μακροκλίμακα. Για παράδειγμα, ορισμένα υλικά με επαναλαμβανόμενες δομές νανοκλίμακας, που ονομάζονται μεταϋλικά, έχουν ασυνήθιστες οπτικές ή ηλεκτρικές ιδιότητες. Το μαργαριτάρι, που βρίσκεται στα στρείδια και ορισμένοι τύποι φτερών πεταλούδας έχουν μια όμορφη ημιδιαφανή εμφάνιση λόγω των κανονικοτήτων στη δομή τους σε νανοκλίμακα. Χωρίς νανοανάλυση, δεν θα γνωρίζαμε ποτέ τον μηχανισμό πίσω από αυτό.