Η νανοτεχνολογία είναι οι επιστημονικοί, θεωρητικοί και μηχανικοί κλάδοι που σχετίζονται με τεχνολογικές κατασκευές των οποίων οι διαστάσεις μετρώνται σε νανόμετρα ή δισεκατομμυριοστά του μέτρου. Ένα παράδειγμα θα ήταν η μελέτη και η εφαρμογή νανοσωλήνων άνθρακα, μικροσκοπικών σωλήνων άνθρακα μήκους λίγων νανόμετρων (περίπου 1/50,000 του πλάτους μιας ανθρώπινης τρίχας), με μήκη που κυμαίνονται από μερικές δεκάδες νανόμετρα έως μερικά χιλιοστά. Οι νανοσωλήνες άνθρακα είναι το ισχυρότερο και πιο σκληρό υλικό που έχει ανακαλυφθεί στη Γη, 500 φορές ισχυρότερο και δέκα φορές ελαφρύτερο από τον χάλυβα.
Για να εκτιμήσουμε την αξία της νανοτεχνολογίας, πρέπει να συνειδητοποιήσουμε ότι σχεδόν όλη η τεχνολογία στην ιστορία του πολιτισμού έχει κατασκευαστεί σε πλήρη άγνοια των ιδιοτήτων της νανοκλίμακας. Ωστόσο, αυτές οι ιδιότητες έχουν τεράστια επίδραση στα χαρακτηριστικά του όγκου ενός υλικού σε μακροκλίμακα. Για παράδειγμα, οι σύγχρονες μεταλλικές πανοπλίες έχουν γενικά τρισεκατομμύρια μικροσκοπικές οπές νανοκλίμακας και παραμορφώσεις μέσα τους, λόγω της ανακρίβειας της διαδικασίας κατασκευής. Συνολικά, αυτές οι μικροσκοπικές τρύπες μειώνουν αισθητά την αντοχή του υλικού, καθιστώντας ευκολότερη τη διείσδυσή του από σφαίρα ή έκρηξη. Εάν η θωράκιση κατασκευαζόταν με ακρίβεια νανοκλίμακας, θα μπορούσε να γίνει αρκετές φορές πιο αποτελεσματική. Η μελέτη τέτοιων ιδιοτήτων εμπίπτει στον τομέα της νανοτεχνολογίας.
Εκτός από το πώς να γίνουν τα χύδην υλικά ισχυρότερα ή πιο χρήσιμα, η νανοτεχνολογία εστιάζει επίσης σε μικροσκοπικές μηχανές ή κατασκευές. Για παράδειγμα, τα τρανζίστορ στον υπολογιστή που χρησιμοποιείτε αυτήν τη στιγμή είναι πιθανώς λιγότερο από 50 νανόμετρα μεταξύ τους, σχεδιασμένα για να μεγιστοποιούν τον διαθέσιμο χώρο τους. Στο εγγύς μέλλον, τα σχέδια κυκλωμάτων θα αρχίσουν να πιέζουν τα όρια της μικρογραφίας χρησιμοποιώντας το τρέχον παράδειγμα, αναγκάζοντας τη μετάβαση σε κάποια άλλη προσέγγιση. Οι επιστήμονες της νανοτεχνολογίας μελετούν ακριβώς αυτό, και δισεκατομμύρια δολάρια χύνονται στο πεδίο κάθε χρόνο.
Ο απώτερος στόχος της νανοτεχνολογίας είναι ο ακριβής έλεγχος της δομής της ύλης. Με την απόλυτη νανοτεχνολογική συσκευή κατασκευής, θα μπορούσε κανείς να μετατρέψει τη βρωμιά σε λεπτές μπριζόλες, χρησιμοποιώντας δίκτυα χειριστών νανοκλίμακας που αναδιατάσσουν τα μόρια άνθρακα στο κατάλληλο σχέδιο. Τα άτομα και στα δύο είναι ίδια – πολύ άνθρακας – απλώς η διάταξή τους είναι διαφορετική. Η προηγμένη νανοτεχνολογία μπορεί να μας επιτρέψει να κατασκευάσουμε ιατρικές συσκευές νανοκλίμακας που κολυμπούν μέσα από τις αρτηρίες μας, αφαιρώντας την πλάκα και επιδιορθώνοντας τη βλάβη των ιστών. Τέτοιες μηχανές μπορεί μια μέρα να μας επιτρέψουν να ζήσουμε επ’ αόριστον, απλώς επιδιορθώνοντας τη ζημιά που προκαλείται από τη γήρανση προτού προλάβει να συσσωρευτεί και να γίνει μοιραία.