Nanobilim, atomlarla ve moleküllerle neredeyse teker teker uğraştığı için, nanometre boyutundaki maddelerle çalışan bilim dalıdır. Nanobilimin doğuşunda yatan sebep boyutları küçük malzemeleri, hatta makineleri üretme arzusudur. Ünlü fizikçi Richard Feynman’ın “There is plenty of room at the bottom” (aşağıda daha çok yer var) başlıklı konuşmasında bilim insanlarının atomları ve molekülleri kontrol edebileceklerinden bahsetmesiyle birlikte, nanobilim konuşulmaya başlanmıştır. Ancak nanoteknoloji terimini ilk kullanan isim Nario Taniguchi’dir. 1984 yılında nanoteknoloji terimini ilk kez bir makalesinde kullanan Norio Taniguchi, nanoteknolojiyi şöyle tanımlamıştır: “Nanoteknoloji, maddelerin bir atom veya bir molekülünde meydana gelen ayırma, birleştirme ve bozmadır.” Nanoteknolojinin daha sonradan bir modern bilim dalı halini alması taramalı tünelleme mikroskobu (1981) ve atomik kuvvet mikroskobunun keşfiyle beraber başlamış ve bu araştırma alanı nanoteknoloji adını almıştır.

Taramalı tünelleme mikroskobunun (Scanning tunneling microscope – STM ) keşfiyle birlikte iletken yüzeyler atomik seviyede incelenebilmiş, çekirdek çevresindeki elektronların üç boyutlu haritası çıkartılabilmiştir. Bunun nanobilim için büyük bir buluş olmasının sebebi, daha önceki mikroskoplarla (elektron mikroskobuyla bile) tek bir atoma odaklanıp onu oluşturan çekirdek ve elektronlara dair bir resim elde edebilmenin mümkün olmamasıdır.



Yukarıdaki resimde bir taramalı tünelleme mikroskobu modeli görülüyor.

Atomik kuvvet mikroskobu (Atomik force microscope – AFM) da taramalı tünelleme mikroskobu gibi yüzeylerin atomik özelliklerini incelemeyi sağlar ancak diğer mikroskobun yapamadığı bir şeyi daha yapar; iletken olmayan yüzeyleri inceleme imkanını da sunar. İki mikroskop da birbirinden çok farklı tekniklerle yüzeydeki atomlar hakkında bilgi sağlarken AFM’nin görüntü kalitesi STM’ye göre daha düşüktür.