Materials gereduceerd tot nanoschaal kunnen verschillende eigenschappen vertonen in vergelijking met wat ze vertonen op macroschaal, waardoor unieke toepassingen. Bijvoorbeeld, ondoorzichtige stoffen transparant worden (koper); stabiele materialen draai brandstof (aluminium); vaste stoffen zetten in vloeistoffen bij kamertemperatuur (goud); isolatoren worden geleiders (silicium). Een materiaal zoals goud, die chemisch inert is bij normale schalen, kan dienen als een krachtig chemisch catalystat nanoschaal.
Een groot deel van de fascinatie voor nanotechnologie komt voort uit deze quantum en oppervlakte fenomenen die vertoont materie op nanoschaal
Moderne synthetische chemistryhas het punt bereikt waarop het mogelijk is om bereiden kleine moleculesto bijna elke structuur. Deze methoden worden tegenwoordig gebruikt voor diverse bruikbare chemische producten zoals pharmaceuticalsor commerciële polymeren.
Dit vermogen roept de vraag breiden voor deze regeling naar het volgende grotere level, die methoden om deze enkele moleculen in supramoleculaire assembliesconsisting van vele moleculen die in een goed gedefinieerde wijze te assembleren.
Deze benaderingen maken gebruik van de begrippen moleculaire self-assemblyand /of supramoleculaire chemistryto zichzelf automatisch rangschikken in een aantal nuttige conformatie via een bottom-upapproach.
Het begrip moleculaire recognitionis bijzonder belang: moleculen worden ontworpen dat een bepaalde vorm en plaatsing heeft de voorkeur als gevolg van niet-covalentintermolecular krachten. Watson-Crick base pairingrules zijn een direct gevolg van deze, zoals de specificiteit van een enzymebeing gericht op een enkel substraat of de specifieke vouwing van de proteinitself. Aldus kunnen twee of meer componenten worden ontworpen om complementair en wederzijds aantrekkelijk zijn, zodat ze een complexer, bruikbaar geheel.
Dergelijke bottom-up benadering zou moeten kunnen produceren van inrichtingen parallel en veel goedkoper dan de top -down methoden, maar zou kunnen worden overweldigd de grootte en complexiteit van de gewenste samenstel toeneemt. Meest bruikbare structuren vereisen complexe en thermodynamisch waarschijnlijk arrangementen van atomen. Toch zijn er veel voorbeelden van zelf-assemblage op basis van moleculaire herkenning in de biologie, met name Watson-Crick basepairingand enzym substrateinteractions. De uitdaging v