Die Natur kennt die Effekte längst, die sich der Mensch allmählich in der Nanotechnologie nutzbar macht. Zum Beispiel verdanken Fliegen ihren winzigen Beinhaaren, dass sie sogar an der Zimmerdecke laufen können. Auch die Oberfläche der Lotospflanze besitzt spezielle Eigenschaften; sie ist mit winzigen Noppen übersät, die Wasser abperlen lassen. Dieser Lotoseffekt wird industriell bei schmutzabweisenden Oberflächenbeschichtungen ausgenutzt. Ähnlich lassen sich besonders kratzfeste Oberflächen herstellen.
In der Nanotechnologie werden die Eigenschaften solch kleinster Oberflächenstrukturen sowie kleinster Materialteilchen untersucht und unterschiedlich angewendet. Der Begriff leitet sich ab von der Maßeinheit Nanometer für den millionstel Millimeter. Unter dem Begriff Nanotechnologie vereinen sich zahlreiche Arten der Analyse, Herstellung und Bearbeitung von Materialien und Substanzen, deren Bausteine sich aus wenigen bis zu einigen tausend Atomen oder Molekülen zusammensetzen. In dieser Form zeigt eine Substanz meist völlig andere Eigenschaften als wenn sie eine Flüssigkeit oder einen Festkörper bildet.
So schützen Sonnencremes vor ultravioletter Strahlung, da sie Nanoteilchen aus Titandioxid enthalten. Wesentlich vielfältigere Eigenschaften bieten sogenannten Quantenpunkte. Durch ihre Form und Winzigkeit verhalten sie sich ähnlich wie Atome, deren elektronische, optische und magnetische Eigenschaften allerdings maßgeschneidert sind. Quantenpunkte sollen unter anderem für Bildsensoren, Bildschirme und Datenspeicher genutzt werden.
Nanoteilchen und Nanostrukturen werden auf zwei Wegen hergestellt, einerseits durch verfeinerte Verfahren der Mikrotechnik, die ihren Ursprung in der Computerchipherstellung haben. Andererseits lässt man einzelne Moleküle sich durch ausgeklügelte physikalische und chemische Verfahren zu größeren Molekülverbänden zusammenfinden. Während die Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten der Nanostrukturen umfassend erforscht werden, hinkt die Untersuchung ihrer Risiken für die Gesundheit und Umwelt weit hinterher.