نانوتکنولوژی
نانوتکنولوژی عبارت است از مهندسی هدفمند مواد در ابعاد کوچکتر از 100 نانومتر جهت رسیدن به خواص و کاربردهای وابسته به اندازه ذره (یک نانومتر معادل یک میلیاردیم متر است). از نظر تاریخی، نظریه پرداز کوانتوم و برنده جایزه نوبل "ریچارد فاینمن" در سال 1959 در سخنرانی معروف خود تحت عنوان "آن پایین فضای بسیاری وجود دارد" به بررسی بعد نیافته ای از علم پرداخت و جرقه های رویکرد به سمت فناوری های ریز را بنیان نهاد.
شاید این سوال ایجاد گردد که چرا مقیاس نانومتری این قدر اهمیت دارد که یک تکنولوژی بر پایه آن بناگذاری شده است؟ نسبت سطح به حجم بالای نانو مواد یکی از مهمترین خصوصیات مواد تولید شده در مقیاس نانو می باشد. در مقیاس نانومتری، رفتار سطحی ماده بر رفتار توده ای آن غالب می شود. در واقع در این ابعاد قوانین فیزیک کوانتوم امکان تغییر خواص ماده چون دمای ذوب، خواص مغناطیسی، ظرفیت بار و رنگ و … را ایجاد می نمایند. روش های ساخت مواد نانویی را می توان در دو مقوله کلی دسته بندی کرد:
1) بالا به پایین:عبارتست از روش خرد کردن یک تکه از ماده به وسیله بریدن و کوچک کردن آن به ابعادی که می خواهیم. در واقع این امکان وجود دارد که مواد را آن قدر تجزیه کنیم تا به حد نانومتری برسند یعنی در حد 10⁻⁹ متر. امروزه این عمل توسط شکست فیزیکی و شیمیایی انجام پذیر می باشد.
2) پایین به بالا:در طی این روش ساخت، اتمها و مولکولها بطور خیلی دقیق کنار هم قرار داده می شوند تا به یک ساختار نانویی برسیم که این به واسطه خاصیت خود آرایی قابل حصول می باشد.
روش  تولید پایین به بالا را فقط می توان برای ساخت مواد در مقیاس نانومتری استفاده کرد اما روشهای تولید بالا به پایین هم برای تولید مواد نانو و هم میکرو و … کاربرد دارند. با توجه به اهمیت تولید مواد نانوساختار در صنایع،  ذیلاً مرور مختصری بر روشهای تولید این مواد ارائه می شود.
نانو ذرات را می توان از روشهای متنوعی تهیه کرد. روشهای متفاوت به منظور بدست آوردن خواص ویژه بهینه مواد استفاده می شوند. این خواص شامل سایز (قطر، طول و حجم)، توزیع اندازه ذرات، تقارن خواص سطحی، پوششهای سطحی، خلوص، کاربری راحت، بهره و مناسب بودن برای تولید انبوه می باشند. روشهای استفاده شده برای اهداف تجاری یا تولید نانو ذرات به چهار گروه عمده تقسیم بندی می شوند که عبارتند از: 
1. پروسه های فاز گازی شامل تولید با پیرولیز شعله، تبخیر در دمای بالا و پلاسما
2. رسوب دهی فاز بخار
3. روشهای فاز مایع یا کلوئید که در آن واکنش های شیمیایی در حلال، باعث تشکیل کلوئید می شود
4. پروسه های مکانیکی شامل سایش، آسیاب کردن و آلیاژسازی
 
1- روش های سنتز فاز گازی
فرآیندهای فاز گازی را می توان برای تولید بازه وسیعی از مواد به کار برد. اغلب (اما نه همه) روشهای سنتز نانو ذره در فاز گازی بر اساس هسته زایی همگون بخار فوق اشباع و به دنبال آن رشد ذره بوسیله متراکم شدن، لخته شدن و به تله افتادن هستند.
روشهای چندی را می توان برای تهیه بخار فوق اشباع مورد استفاده قرار داد که وابسته به مواد (حد واسط های) استفاده شده و ترکیب موادی که باید تولید شوند دارد. در کل، تشکیل بخار در درون راکتور تشکیل ائروسل که در دمای بالا انجام می شود مستقیم ترین روش برای دست یافتن به بالاترین اشباعیت، حرارت دادن جامد و بخار کردن آن به درون زمینه گازی است. این روش به ویژه برای تهیه نانو ذرات فلزی بسیار مناسب می باشد. با استفاده از گازهای فعال مثل اکسیژن، اکسیدها و سایر ترکیبات مواد تبخیر شده را می توان تولید کرد. این روش همچنین برای تهیه کامپوزیتهای نانو ذرات و کنترل مورفولوژی نانوذره تک جزیی استفاده می شود.
مواد حدواسط به صورت جامد، پودر، مایع یا گاز وارد راکتور می شوند. در بعضی موارد، حد واسط ها نانو ذرات تولید شده توسط فرآیندهای مجزا هستند. در راکتور، حد واسط ها حرارت داده شده و با گاز حاصل مخلوط می شوند. بخار فوق اشباع به وسیله سرد کردن یا واکنش شیمیایی یا مخلوطی از این موارد تولید می شود. سرد کردن ممکن است به وسیله انبساط، مخلوط شدن با گاز خنک کننده یا با انتقال حرارتی محیط احاطه کننده آن تحت تأثیر قرار گیرد. واکنش های شیمیایی مورد استفاده، اغلب واکنش های تخریب می باشند. فرایند هسته زایی بخار فوق اشباع به وسیله تشکیل ذرات بسیار ریز از فاز مولکولی آغاز می شود. این هسته ها بعداً رشد می کنند، مکانیزمهای رشد سطحی به وسیله تصادم و لخته شدن انجام می شود. برخوردهای بیشتر می تواند نتیجه اش تشکیل لخته شدن با کناره های شل یا زنجیر مانند یا فرمهای دندانه دار شود. جزئیات کلی پروسه وابسته به مقدار مواد گازی شکل قابل متراکم شدن موجود، خواص ترمودینامیکی و شیمیایی، همچنین به شرایط فرایند می باشد.
روشها را می توان به وسیله فرایندهای حرارت دادن یا بخار مورد استفاده به مقوله های زیر تقسیم بندی کرد:
1. پیرولیز شعله                   2- راکتورهای جریان کوره ای                 3- پیرولیز القاء شده لیزری
4- تبخیر لیزری                     5- پلاسمای حرارتی                            6- پلاسمای میکرو موج
7- کند و پاش                      8- خراشیدن لیزری (فرسایش)               9- بخار قطره کوچک
 
2- روش های ترسیب بخار
روشهای ترسیب شیمیایی بخار (CVD) بر پایه روشهای ایجاد شده برای نیمه رساناها بنا شده است. این سیستمها به طور رایج برای رسوب دادن فیلمهای نازک سیلیکون و سایر نیمه رساناها در قرص (تراشه) نیمه رساناها به کار می رود. بخار به وسیله پیرولیز، احیا، اکسیداسیون و نیتریداسیون در اتاقک واکنش تولید می شود. رشد فیلم رسوب داده، در چندین مرحله، با آغاز با هسته زایی به عنوان اولین اتمهای رسوب داده در روی سطح شروع می شود. این اولین اتمها تشکیل جزایری را می دهند که بسط یافته و به هم می پیوندند تا یک فیلم پیوسته را بدهند. بعد از اینکه این فیلم گذرا تشکیل شده، رشد بطور پیوسته تا گسترش لایه ضخیم فیلم ادامه می یابد. منطقه های رشد روی قرص (تراشه) کنترل می شود به وسیله پروسه های الگو (که به عنوان فتولیتوگرافی یا فتوماسکینگ شناخته شده اند) که در آن الگوهای رسوب داده شده که به صورت قلم زده شده روی لایه های سطح قرص (تراشه) می باشند. 
روشهای CVD برای تولید تعداد زیادی از مواد شامل TiO2، ZnO و SiC استفاده شده اند. اما مهمترین کاربرد آن در سنتز نانولوله‏های کربنی است، جایی که CVD به عنوان یکی از موثرترین روشها برای تولید در مقیاس صنعتی قابل توجه می باشد.
 
3- روش های کلوئیدی
گروه اصلی بعدی روشهای کلوئیدی هستند. آنها به طور رایج به فرایندهای رسوب دهی شیمیایی مرطوب معروف اند که محلولهای یونهای مختلف مخلوط شده تحت شرایط کنترل شده دمایی و فشار رسوبات نامحلول تشکیل دهند. روشهای کلوئیدی یک روش ساده ای برای سنتز نانوذرات فراهم آورده اند. ابن روش قادر است که تولید نسبتاً مستقیمی با کمیت مناسب برای نانو ذرات فلزی با قیمت عالی فراهم آورد. در مقایسه با سایر روشها اخیراً توجه به تولید ذرات تک پاشیده با شکل ذرات مشخص معطوف شده است. نانو مواد تولید شده توسط فرایندهای کلوئیدی شامل فلزات، اکسید های فلزی، مواد آلی ها و دارویی می باشند.
از زیر شاخه های مهم و سریعاً در حال توسعه روشهای کلوئیدی، روشهای سنو شیمیایی هستند که از امواج صوتی برای کنترل فرایند استفاده می کنند. در این فرایند، حد واسط های مولکولی تحت واکنشهای شیمیایی که ناشی از به کار بردن امواج اولتراسونیک هستند قرار می گیرند. رویداد اصلی در سنوشیمی، ایجاد، رشد و ترکیدن سریع حبابهایی است که در مایع ایجاد شده است. دمای بالا و سرعت سرد کردن سریع نیز در ترکیدن حبابها و مراکز هسته زایی تشکیل شده که رشد را توسط ترکیدن سریع محدود می کند مشارکت دارند. این روش برای تولید رنج گسترده ای از نانوذرات شامل کالکوژن ها، فلزات و آلیازها شامل طلا، کبالت، نیکل همچنین نانولوله‏های کربن و تیتانیم بکار می رود.
 
4- روش های خردایش (ساییدگی)
گروه پایانی روشهای خردایش مکانیکی هستند. در مقابل سه گروه قبلی، که در آنها از روش "پایین به بالا" از مولکولهای منحصر به فرد استفاده شده، در روشهای خردایش، نانوذرات از ذرات بزرگتر به طرف پایین (اندازه کوچکتر) تولید می شوند. کاهش سایز به وسیله ساییدن و آسیاب کردن یکی از فرایندهای صنعتی معروف می باشد که برای تولید گسترده انواع ریزتر مواد شامل کِلی ها، کول ها و فلزات استفاده می شوند. سرعتهای تولید مواد می تواند به صورت توناژ در ساعت سفارش داده شود. تولید مواد با ریزترین درجه قبلاً به عنوان میکرونیزه کردن نامیده می شد. تولید ذرات در رنج سایز نانومتری به عنوان ساییدن به صورت اولترافاین یا نانو سایز مطرح می شود. پروسه شامل آسیاب کردن مرطوب در محیط آسیاب دارای برش بالا می باشد. به علت افزایش بر هم کنشهای ذره–ذره در این فرایند، ضروری است که تعلیق به وسیله تنظیم دقیق pH جهت جلوگیری از ترکیب مجدد آنها انجام شود.