ปัจจุบันความเจริญก้าวหน้าด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเป็นไปอย่างรวดเร็ว รวมทั้งแนวคิดของความเป็นไปได้ในอนาคตที่เกิดขึ้นมาใหม่อยู่ตลอดเวลา ศาสตร์แขนงใหม่ซึ่งมีการค้นคว้าวิจัยในระดับห้องทดลองเป็นเวลานานกว่า ๓๐ ปีแล้ว เป็นคลื่นลูกใหม่ที่จะเปลี่ยนโฉมหน้าของวงการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทั้งหมดเท่าที่มนุษย์เคยรู้จักมาและเป็นแนวทางปฏิวัติวงการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทั้งในปัจจุบันและในอนาคตแต่คนทั่วไปเพิ่งจะรู้จักอย่างแพร่หลายเมื่อไม่กี่ปีมานี้คือ “นาโนเทคโนโลยี
(Nanotechnology)”

นาโนเทคโนโลยี เป็นเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการจัดการ การสร้างการวิเคราะห์ การสังเคราะห์ วัสดุ อุปกรณ์เครื่องจักรหรือผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดเล็กมากๆ ในระดับประมาณ ๑ – ๑๐๐ นาโนเมตร ( นาโนเมตรเท่ากับเศษหนึ่งส่วนพันล้านส่วนของเมตรซึ่งเทียบเท่ากับระดับอนุภาคของโมเลกุลหรืออะตอม) รวมถึงการออกแบบหรือการใช้เครื่องมือสร้างวัสดุที่อยู่ในระดับที่เล็กมากๆ หรือการเรียงอะตอมและโมเลกุลในตำแหน่งที่ต้องการได้อย่างแม่นยำและถูกต้อง ซึ่งต้องอาศัยวิทยาการหลากหลายสาขาทั้งเคมีฟิสิกส์ชีววิทยา อิเลคโทรนิค ฯลฯ ทำให้โครงสร้างของวัสดุ อุปกรณ์ หรือสสารมีคุณสมบัติพิเศษขึ้น เนื่องจากการที่วัสดุมีขนาดเล็กลงเท่าใดก็จะส่งผลโดยตรงกับสัดส่วนของจำนวนอะตอมที่อยู่บริเวณผิวหน้าและผิวสัมผัสของวัสดุเพิ่มมากขึ้นเท่านั้น โดยที่การเพิ่มขึ้นของจำนวนอะตอมที่บริเวณผิวสัมผัสของวัสดุดังกล่าว

จะส่งผลให้วัสดุที่มีขนาดระดับนาโนมีคุณสมบัติทางไฟฟ้า สมบัติทางกายภาพ สมบัติทางแม่เหล็ก และสมบัติทางแสงแตกต่างไปจากวัสดุที่มีขนาดใหญ่อย่างสิ้นเชิง ทาให้ได้เป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติต่างๆ แตกต่างไปจากเดิมและพิเศษแปลกใหม่อย่างไม่เคยพบมาก่อน ได้แก่ คุณลักษณะเชิงแสงที่ต่างไปจากเดิม (อนุภาคนาโนของทองคาเห็นเป็นสีแดงทับทิมแทนที่จะเป็นสีเหลืองเหมือนกับตอนที่เป็นก้อน) ความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาเคมีสูงขึ้น (ธาตุทองคาที่ปกติจะเฉื่อยชาต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมีแต่เมื่อมีอนุภาคในระดับนาโนเมตรกลับเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีที่ดี) ความแข็งและความแข็งแรงดีขึ้นกว่าเดิม (โลหะทองแดงที่มีขนาดเกรนในระดับนาโนเมตรจะมีความแข็งสูงกว่าทองแดงปกติถึง ๕ เท่า) สมบัติทางไฟฟ้าที่แปลกไปจากเดิม (วงจรไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในโครงสร้างระดับนาโนไม่จาเป็นต้องเป็นไปตามกฎของโอห์ม) มีสภาพ superplastics ที่อุณหภูมิสูง (ถูกยืดหรือทาให้ผิดรูปได้มากขึ้นกว่าเดิมอย่างมาก) และการเปลี่ยนสมบัติทางแม่เหล็ก (กลุ่มอะตอมอลูมิเนียมที่มีขนาดประมาณ ๑ นาโนเมตรมีการจัดเรียงตัวของอะตอม และการจัดตัวของอิเล็กตรอนในสภาพเป็นสารแม่เหล็กได้)

บุคคลที่ได้รับการยกย่องให้เป็นบิดาของนาโนเทคโนโลยี คือ Richard Feynman ซึ่งได้รับการยอมรับว่าเป็นคนแรกที่แสดงความเห็นถึงความเป็นไปได้ และแนวโน้มของนาโนเทคโนโลยีในการบรรยายเรื่อง “There’s plenty of room at the bottom” ที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา เมื่อปี ค.ศ. ๑๙๕๙ ว่า “ ในอนาคตข้างหน้ามนุษย์จะสามารถสร้างสิ่งต่างๆ ได้ด้วยการจัดเรียงอะตอมได้ในระดับที่แม่นยา ซึ่ง ณ วันนี้ ยังไม่มีกฎฟิสิกส์ใดๆ หรือรวมถึงกฏแห่งความไม่แน่นอนใดๆ มาขัดขวางความเป็นไปได้นี้ ” จากนั้นจนถึงปัจจุบันจึงมีการพัฒนาอย่างสืบเนื่องเป็นลาดับ และด้วยความก้าวหน้าทั้งทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในปัจจุบันทาให้การพัฒนาทางด้านวิทยาศาสตร์ระดับนาโนเป็นไปอย่างรวดเร็วจากการศึกษาค้นคว้าของเหล่านักวิทยาศาสตร์จากทั่วทุกมุมโลก มีการประดิษฐ์เครื่องมือและอุปกรณ์ที่จาเป็นต่อการศึกษาทางด้านวิทยาศาสตร์ระดับนาโนขึ้นมา เช่น การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์แบบต่างๆ ได้แก่ Scanning Tunneling Microscope (STM) และ Atomic Force Microscope (AFM) เป็นต้น ทาให้การศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ระดับนาโนในปัจจุบันสามารถทาได้โดยง่ายและมีความสะดวกมากยิ่งขึ้น มีการสังเคราะห์สารนาโนในรูปแบบและโครงสร้างต่างๆ ซึ่งโครงสร้างนาโนแต่ละชนิดต่างก็มีคุณสมบัติเฉพาะที่ให้ความพิเศษที่แตกต่างกัน จึงนามาประยุกต์ใช้สาหรับการผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ ได้แก่ บัคมินสเตอร์ฟูลเลอรีนหรือบัคกี้บอล (buckyball) ท่อ

นาโนคาร์บอน ควอนตัมดอท เดนไดรเมอร์ท่อนาโนพอร์ไฟริน เส้นใยนาโน เป็นต้นจึงทาให้เหล่านักวิทยาศาสตร์ต่างก็หันมาให้ความสาคัญกับการใช้ประสิทธิภาพและคุณสมบัติที่พิเศษของโครงสร้างนาโนในการที่จะผลิตนวัตกรรมต่างๆ ออกมาให้ผู้คนทั่วไปได้ใช้ ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพสูงขึ้น มีความปลอดภัยต่อผู้ใช้ และตอบสนองต่อความต้องการได้เป็นอย่างดีทาให้ตลาดของนวัตกรรมนาโนในปัจจุบันนี้มีอัตราการเจริญเติบโตสูง และกาลังอยู่ในความสนใจของทุกๆ คนอย่างมาก ตัวอย่างผลิตภัณฑ์นาโนเทคโนโลยี ได้แก่ เสื้อผ้าที่ไม่ยับไม่สกปรกดับกลิ่นอับและฆ่าเชื้อแบคทีเรียครีมบารุงผิวที่ซึมซาบเข้าไปในชั้นใต้ผิวหนังได้ลึกมากยิ่งขึ้น หัวไม้กอล์ฟที่มีความสามารถในการต้านแรงได้มากกว่าแบบไทเทเนียมถึงร้อยละ ๑๒ และแข็งกว่าประมาณ ร้อยละ ๓.๖ และทาให้ตีไกลกว่าเดิม ๑๕ หลา กาวติดฟันที่มีส่วนผสมของอนุภาคซิลิกาขนาดนาโน ช่วยทาให้ติดได้แข็งแรงมากขึ้นและไม่เกาะตัวเป็นก้อนเวลาใช้งาน สเปรย์กันน้าใช้เคลือบพื้นผิวต่างๆ ทาให้น้าไม่เกาะและง่ายในการทาความสะอาด เป็นต้น

เนื่องจากการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ระดับนาโนในปัจจุบันสามารถทาได้โดยง่ายและมีความสะดวกมากยิ่งขึ้น ทาให้นาโนเทคโนโลยีมีการพัฒนาแตกเป็นสาขาต่างๆ ได้แก่ นาโนอิเล็กทรอนิกส์ นาโนเทคโนโลยีชีวภาพ นาโนเซนเซอร์ นาโนเทคโนโลยีทางการแพทย์ท่อนาโน นาโนมอเตอร์ และโรงงานนาโน ซึ่งจะช่วยสร้างความหวังให้มวลมนุษย์มีสภาพชีวิตที่ดีขึ้น อาทิเช่น การพบทางออกที่จะได้ใช้พลังงานราคาถูกและสะอาดเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การมีน้ำที่สะอาดเพียงพอสำหรับทุกคนบนโลก ทำให้มนุษย์สุขภาพแข็งแรงและอายุยืนกว่าเดิมมาก สามารถเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรได้อย่างเพียงพอต่อประชากรโลก เพิ่มศักยภาพในการติดต่อสื่อสารของผู้คนทั้งโลกอย่างทั่วถึง ทัดเทียม และเพียงพอ และเพิ่มศักยภาพในการสำรวจอวกาศมากขึ้น โดยมีแนวโน้มความก้าวหน้าของนาโนเทคโนโลยีในอนาคต เช่น ด้านนาโนอิเล็กทรอนิกส์โดยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในอนาคตจะมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ ซึ่งจะทำให้การผลิตคอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กลงไปได้อีก ด้านนาโนเทคโนโลยีทางการแพทย์ โดยการสร้างหุ่นยนต์ขนาดจิ๋วเท่าเม็ดเลือดแดง ซึ่งสามารถเข้าไปรักษาโรค ซ่อมแซมผนังเซลล์ ทำลายไขมันที่อุดตันในเส้นเลือดหรือมะเร็งเนื้อร้ายในจุดที่เราต้องการได้โดยไม่ต้องผ่าตัด หรือการใช้เซลล์ประดิษฐ์ขนาดจิ๋วในการดักจับไวรัสแทนกลไกภูมิคุ้มกันของร่างกาย รวมทั้งการผลิตแก้วหูเทียม ผิวหนังเทียมสามารถทำขึ้นทดแทนได้อย่างง่ายดาย เป็นต้น ส่วนด้านวัสดุในการพัฒนาท่อนาโนซึ่งเป็นวัสดุสมัยใหม่ที่มีน้ำหนักเบา แข็งแรงทนทานเป็นพิเศษสามารถกำหนดรูปร่างได้ตามต้องการ รวมถึงวัสดุฉลาดต่างๆ ที่สามารถทำหน้าที่เฉพาะเจาะจงได้ตามเป้าหมาย เช่น โครงสร้างที่ซ่อมแซมตัวเองได้วัสดุที่สามารถฆ่าเชื้อไวรัสและแบคทีเรียได้เองเครื่องตรวจจับอาวุธชีวภาพ แว่นกันแดดที่ลดการสะท้อนแสง ป้องกันรอยขีดข่วน สีทาผนังที่ป้องกันรังสีอัลตร้าไวโอเล็ต เป็นต้น ซึ่งในอนาคตนาโนเทคโนโลยีจะทำให้สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นและมีประสิทธิภาพสูง ในขณะที่ใช้วัสดุต่างๆ น้อยลง ใช้พลังงานน้อยลง

จากที่กล่าวมาในข้างต้นจะเห็นได้ว่านาโนเทคโนโลยีเป็นเทคโนโลยีที่มีศักยภาพสูงในการสร้างผลิตภัณฑ์หลากหลายชนิดซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยเทคโนโลยีธรรมดา สามารถสร้างสรรค์สิ่งต่างๆได้มากมายซึ่งจะถูกจำกัดด้วยความสามารถในการคิดและจินตนาการของมนุษย์เท่านั้น อย่างไรก็ตาม แม้ว่า นาโนเทคโนโลยีจะมีประโยชน์เพียงใด แต่ผลทางด้านลบของนาโนเทคโนโลยีก็อาจจะเกิดขึ้นได้ถ้าหากว่ามีการใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อการทำลายล้างเช่น การสร้างเครื่องยนต์ขนาดจิ๋วเพื่อการสังหารหรือทำลายล้างศัตรู อุปกรณ์จิ๋วทางการแพทย์อาจถูกใช้เป็นอาวุธในการฆาตกรรมหรืออาวุธขนาดเล็กที่เรียกว่า Nano-weapon ซึ่งสามารถซุกซ่อนไปก่ออาชญากรรมได้ทุกพื้นที่โดยเฉพาะอาวุธที่ทำจากท่อนาโนคาร์บอนที่ไม่สามารถใช้เครื่องตรวจสอบโลหะตรวจจับได้ เป็นต้น ดังนั้นสิ่งที่เราต้องพึงระลึกไว้ก็คือในการใช้นาโนเทคโนโลยีมีความเป็นไปได้ที่จะทำให้เกิดทั้งการสร้างสรรค์ในการสร้างผลิตภัณฑ์ที่ใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ เกิดความสะดวกสบาย รวมทั้งรักษาชีวิตมนุษย์และความเสี่ยงในการทำลายโดยใช้เทคโนโลยีดังกล่าว ปัญหาที่สำคัญคือจะลดความเสี่ยงให้น้อยที่สุดได้อย่างไร ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำได้ค่อนข้างยาก