Ένα νανοσωματίδιο είναι ένα εξαιρετικά λεπτό σωματίδιο με τουλάχιστον μία διάσταση μεταξύ 1-100 νανόμετρα (nm). Ένα νανόμετρο ισούται με ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου. Το χαμηλότερο όριο μεγέθους βοηθά στη διάκριση ενός σωματιδίου από τυχαίες ομάδες ατόμων. Το ανώτατο όριο είναι το μεγαλύτερο στο οποίο συνήθως εκδηλώνονται οι διαφορές ιδιοτήτων που σχετίζονται με το μέγεθος.
Αυτός ο ορισμός είναι ευρέως αποδεκτός, αν και είναι λίγο αυθαίρετος. Υπάρχουν δημοσιευμένες αναφορές σε νανοσωματίδια σε μεγέθη εκτός του εύρους 1-100 nm. Αυτό που κάνει τέτοια σωματίδια να ενδιαφέρουν τους επιστήμονες είναι οι μοναδικές ιδιότητες του υλικού που μερικές φορές προκύπτουν από το μέγεθός τους. Όταν τα σωματίδια εκδηλώνουν τέτοιες ιδιότητες, πιθανότατα θα θεωρούνται νανοσωματίδια, ακόμη κι αν δεν ταιριάζουν ακριβώς στο καθορισμένο εύρος μεγέθους.
Δεν συμβαίνει απαραίτητα ότι ένα νανοσωματίδιο θα εμφανίζει διαφορές ιδιοτήτων από μεγαλύτερες περιπτώσεις του ίδιου υλικού. Όταν συμβαίνει, οι διαφορές ιδιοτήτων μπορεί να οφείλονται σε κβαντικά φαινόμενα. Είναι επίσης αλήθεια ότι στη νανοκλίμακα, τα σωματίδια ενός υλικού έχουν σχετικά μεγαλύτερη επιφάνεια σε σύγκριση με τον όγκο τους. Η αναλογικά μεγαλύτερη εκτεθειμένη επιφάνεια μπορεί να κάνει τα νανοσωματίδια πολύ πιο χημικά ενεργά. Αυτό μπορεί να είναι μια άλλη αιτία των απροσδόκητων ιδιοτήτων τους.
Μια κβαντική κουκκίδα είναι ένα νανοσωματίδιο ημιαγωγού με διάμετρο περίπου 1-20 nm. Η δομή του είναι ουσιαστικά ίδια με τους μεγαλύτερους ημιαγωγούς. Ωστόσο, οι ηλεκτρονικές ιδιότητες που εμφανίζει μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές. Αυτές οι ιδιότητες είναι το αποτέλεσμα του φαινομένου του κβαντικού μεγέθους. Όταν το φυσικό μέγεθος πλησιάζει το μήκος κύματος ενός ηλεκτρονίου, η σχέση μεταξύ τάσης και αγωγιμότητας μπορεί να είναι διαφορετική από ό,τι σε μεγαλύτερες κλίμακες.
Ο χρυσός και το ασήμι είναι σχετικά αδρανείς σε μεγάλες ποσότητες. Στη νανοκλίμακα, ωστόσο, επιδεικνύουν μοναδικές καταλυτικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, τα νανοσωματίδια αργύρου είναι ένα αποτελεσματικό αντιβιοτικό. Τα νανοσωματίδια χρυσού έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικά στην απομάκρυνση των πτητικών οργανικών ενώσεων από την ατμόσφαιρα, ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου.
Η νανοτεχνολογία ασχολείται με τη χρήση των μοναδικών ιδιοτήτων αυτών των εξαιρετικά λεπτών σωματιδίων για την κατασκευή συστημάτων που λειτουργούν σε μοριακό ή ατομικό επίπεδο. Οι ειδικές ιδιότητες των σωματιδίων φαίνεται να έχουν δυνατότητες στην τεχνολογία των υπολογιστών, την ιατρική και την περιβαλλοντική μηχανική. Μπορούν επίσης να αποτελούν τα δομικά στοιχεία για σύνθετες συσκευές σχεδιασμένες να λειτουργούν σε μικροσκοπικό επίπεδο.
Έχουν εκφραστεί ανησυχίες για την έκθεση του ανθρώπου σε νανοσωματίδια. Έρευνα σε ζώα έχει δείξει ότι ορισμένοι τύποι νανοσωματιδίων μπορούν να φτάσουν στον εγκέφαλο και σε άλλα όργανα όταν εισπνέονται. Έχει επίσης αναφερθεί φλεγμονή και ίνωση στους πνεύμονες. Ωστόσο, η έκρηξη και η πυρκαγιά στο χώρο εργασίας έχουν αποδειχθεί ότι είναι οι κύριοι κίνδυνοι αυτών των σωματιδίων.