En nanopartikel är en ultrafin partikel med minst en dimension mellan 1-100 nanometer (nm). En nanometer är lika med en miljarddels meter. Den nedre storleksgränsen hjälper till att skilja en partikel från slumpmässiga kluster av atomer. Den övre gränsen är den största vid vilken storleksrelaterade egenskapsskillnader normalt visar sig.
Denna definition är allmänt accepterad, även om den är lite godtycklig. Det finns publicerade referenser till nanopartiklar i storlekar utanför intervallet 1-100 nm. Det som gör sådana partiklar intressanta för forskare är de unika materialegenskaper som ibland beror på deras storlek. När partiklar uppenbarar sådana egenskaper kommer de sannolikt att betraktas som nanopartiklar även om de inte passar exakt inom det definierade storleksintervallet.
Det är inte nödvändigtvis så att en nanopartikel kommer att uppvisa egenskapsskillnader från större instanser av samma material. När det inträffar kan egenskapsskillnaderna bero på kvanteffekter. Det är också sant att på nanoskala har partiklar av ett material en relativt större yta jämfört med deras volym. Den proportionellt sett större exponerade ytan kan göra nanopartiklar mycket mer kemiskt aktiva. Detta kan vara en annan orsak till deras oväntade egenskaper.
En kvantprick är en halvledarnanopartikel med en diameter på cirka 1-20 nm. Dess struktur är i huvudsak densamma som större halvledare. De elektroniska egenskaperna som den visar kan dock vara väldigt olika. Dessa egenskaper är resultatet av kvantstorlekseffekten. När fysisk storlek närmar sig en elektrons våglängd kan förhållandet mellan spänning och konduktans vara annorlunda än vid större skalor.
Guld och silver är relativt inerta i bulkmängder. På nanoskala visar de dock unika katalytiska egenskaper. Till exempel är nanopartiklar av silver ett effektivt antibiotikum. Nanopartiklar av guld har visat sig vara effektiva för att avlägsna flyktiga organiska föreningar från atmosfären, även vid rumstemperatur.
Nanoteknik handlar om att använda de unika egenskaperna hos dessa ultrafina partiklar för att konstruera system som fungerar på molekylär eller atomär nivå. Partiklarnas speciella egenskaper ses ha potential inom datateknik, medicin och miljöteknik. De kan också utgöra byggstenarna för komplexa enheter som är utformade för att fungera på mikroskopisk nivå.
Det har uttryckts oro över mänsklig exponering för nanopartiklar. Djurforskning har visat att vissa typer av nanopartiklar kan nå hjärnan och andra organ när de andas in. Inflammation och fibros i lungorna har också rapporterats. Explosion och brand på arbetsplatsen har dock visat sig vara de huvudsakliga farorna med dessa partiklar.