ตลอดระยะเวลาที่ผ่านมา มนุษย์ได้ศึกษาค้นคว้าความรู้ในด้านต่างๆ สำหรับความรู้ทางวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี ก็มีความเจริญก้าวหน้าขึ้นเรื่อยๆ โดยได้ศึกษาสิ่งต่างๆ ทั้งในโลกและนอกโลก ขนาดและระยะทางใกล้ไกลต่างกัน จึงมีหน่วยวัดขนาดต่างๆ กันไป หน่วยที่ใช้วัดความยาวซึ่งรู้จักกันมาก คือ กิโลเมตร เมตร เซนติเมตร มิลลิเมตร ต่อมา เมื่อเกิดความสนใจระบบที่ยิ่งเล็กลงมากขึ้น ทำให้เกิดการศึกษาหน่วยที่เล็กลงมากขึ้นด้วย คือ ไมโครเมตร หรือไมครอน ซึ่งมีค่าเท่ากับ ๑ ใน ๑,๐๐๐,๐๐๐ ส่วนของ ๑ เมตร หรือ ๑๐-๖ เมตร
ในปลายคริสต์ศตวรรษที่ ๒๐ เริ่มมีการศึกษาทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เกี่ยวกับสิ่งที่มีขนาดเล็กมาก เพื่อประโยชน์ในการนำไปสร้างเครื่องมือ เครื่องใช้ อุปกรณ์ต่างๆ ที่มีขนาดเล็กลง และมีคุณสมบัติตามที่ต้องการ รวมทั้งใช้วัตถุดิบที่เป็นตัวเริ่มต้นน้อยลง เพื่อประหยัดทรัพยากรธรรมชาติ ซึ่งศาสตร์ที่เกี่ยวกับเรื่องดังกล่าวคือ ศาสตร์นาโน และนาโนเทคโนโลยี ดังนั้น คำว่านาโน ซึ่งเป็นคำนำหน้าหน่วยวัดแสดงค่าเท่ากับ ๑๐-๙ หรือ ๑/๑,๐๐๐,๐๐๐,๐๐๐ จึงเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายมากขึ้น
อนุภาคของไวรัสอินฟลูเอนซา ชนิด เอ (Influenza A virus particles)
หากนำคำว่า นาโน มาใช้นำหน้าหน่วยวัด "เมตร" เป็น "นาโนเมตร" หมายถึง ปริมาณในระดับเพียง หนึ่งในหนึ่งพันล้านส่วนของเมตร หรือ ๑๐-๙ เมตรเท่านั้น ลองศึกษาขนาดของสิ่งต่างๆ เพื่อให้นึกภาพขนาดของ ๑ นาโนเมตร ได้ชัดเจนดีขึ้น ดังต่อไปนี้
เชื้อไวรัสอีโบลา (Ebola virus)
เด็กคนหนึ่งสูง ๑ เมตร เท่ากับความสูง ๑๐๙ นาโนเมตร หรือหนึ่งพันล้านนาโนเมตร
เซลล์เม็ดเลือดแดง มีขนาดประมาณ ๑๐-๕เมตร เท่ากับ ๑๐๔ นาโนเมตร หรือ ๑๐,๐๐๐ นาโนเมตร
ไวรัส ๑ ตัว มีขนาดประมาณ ๑๐-๗ เมตร เท่ากับ ๑๐๒ นาโนเมตร หรือ ๑๐๐ นาโนเมตร
คลื่นรังสีเอกซ์ที่เราใช้เอกซเรย์ปอดและอื่นๆ ยาวประมาณ ๑๐-๙ - ๑๐-๘ เมตร หรือ ๑ - ๑๐ นาโนเมตร
อะตอมของธาตุ เช่น ออกซิเจน มีขนาดประมาณ ๑๐-๑๐ เมตร เท่ากับ ๑๐-๑ นาโนเมตร หรือ ๑ ใน ๑๐ ของ ๑ นาโนเมตร
ศาสตร์นาโน เป็นการศึกษาเกี่ยวกับสมบัติของสิ่งต่างๆ ในขนาดประมาณ ๑ - ๑๐๐ นาโนเมตร ที่เน้นการจัดการ เกี่ยวกับอะตอม และโมเลกุล เช่น การจัดเรียงตัว การเคลื่อนย้ายตำแหน่ง การเกิดปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันของอะตอม และโมเลกุลเหล่านั้น ส่วนนาโนเทคโนโลยี คือ การนำความรู้จากศาสตร์นาโน ไปสร้างเครื่องมือ เครื่องใช้ อุปกรณ์ และวิธีการต่างๆ เพื่อใช้ในชีวิตประจำวัน ในด้านการแพทย์ การเกษตร และอื่นๆ
ชุดป้องกันอาวุธเคมี หรืออาวุธชีวภาพ โดยการนำความรู้จากศาสตร์นาโนมาใช้
ตัวอย่างผลงานที่สำเร็จแล้ว ได้แก่
- การผลิตชุดป้องกันอาวุธเคมี หรืออาวุธชีวภาพ ที่ใช้ในเกี่ยวกับการทหารและความมั่นคงของชาติ
- การผลิตสินค้าที่ใช้ในการพาณิชย์ เช่น เครื่องสำอาง เสื้อผ้าที่ไม่ติดคราบสกปรก รวมทั้งเสื้อผ้าที่ปรับเปลี่ยนสภาวะ ไปตามสิ่งแวดล้อม ทั้งในด้านของสี ความร้อน ความเย็น และสามารถป้องกันเชื้อโรคได้
- การลดปัญหามลพิษโดยการลดของเสียเหลือใช้ และการแปรรูป ปรับสภาพ เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่
ชุดป้องกันอาวุธเคมี หรืออาวุธชีวภาพ โดยการนำความรู้จากศาสตร์นาโนมาใช้
นอกจากนี้ยังมีผลงานที่กำลังอยู่ระหว่างการศึกษาวิจัย เช่น การตัดต่อ และการสังเคราะห์โปรตีน การทำเครื่องจักรนาโน เพื่อใช้กับตัวรับรู้ทางชีววิทยา การสร้างตัวขนส่งยานาโน การสร้างคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงที่มีขนาดเล็กเท่าฝ่ามือหรือหัวแม่มือ
การเตรียมปฏิบัติงานตรวจสอบอาวุธชีวภาพ โดยสวมชุดป้องกันอาวุธชีวภาพ หรือเชื้อโรค
ศาสตราจารย์ริชาร์ด ฟิลลิปส์ ไฟยน์แมน นักฟิสิกส์รางวัลโนเบล ผู้ที่ได้รับการยกย่องให้เป็น "บิดาแห่งนาโนเทคโนโลยี" ได้ให้แนวคิด เกี่ยวกับความเป็นไปได้ของนาโนเทคโนโลยี เมื่อวันที่ ๒๙ ธันวาคม พ.ศ. ๒๕๐๒ ว่า การจัดเรียงอะตอม ให้อยู่ในตำแหน่งที่ต้องการอย่างแม่นยำ และมีเสถียรภาพ จะสามารถทำให้ประดิษฐ์สิ่งเล็กจิ๋วต่างๆ ได้