納米化學是化學和納米科學的結合。納米化學與結構單元的合成有關，后者取決于尺寸、表面、形狀和缺陷性質。納米化學被用于化學、材料和物理、科學以及工程、生物和醫學應用。納米化學和其他納米科學領域具有相同的核心概念，但是這些概念的用法不同。

當科學家觀察到材料在納米級尺寸上發生奇異變化時，將納米前綴賦予納米化學。在納米級結構上的幾種化學修飾，證明了其與尺寸有關。

納米化學的特征是尺寸、形狀、自組裝、缺陷和生物納米。因此，任何新的納米結構的合成都與所有這些概念相關聯。納米結構的合成取決于表面，尺寸和形狀如何導致構件自組裝成功能結構。它們可能具有功能缺陷，可能對電子、光子、醫學或生物分析問題有用。

二氧化硅、金、聚二甲基硅氧烷、硒化鎘、氧化鐵和碳是具有納米化學轉化能力的材料。納米化學可以從氧化鐵（鐵銹）中制造出最有效的MRI造影劑，該氧化鐵具有檢測癌癥甚至殺死癌癥的能力。二氧化硅（玻璃）可用于彎曲或阻擋光線。發展中國家還使用硅樹脂制造流體回路，以獲取發達國家的病原體檢測能力。碳已經以不同的形狀和形式被使用，它將成為電子材料的更好選擇。

總體而言，納米化學與化合物的原子結構無關。相反，它涉及將材料轉換為解決問題的解決方案的不同方法。化學主要處理元素周期表中原子的自由度，但是納米化學帶來了控制材料行為的其他自由度。

納米化學方法可用于制造碳納米材料，例如碳納米管（CNT），石墨烯和富勒烯，近年來由于其卓越的機械和電性能而受到關注。

納米形貌是指出現在納米尺度上的特定表面特征。在工業上，納米形貌的應用通常包括電學和人工產生的表面特征。但是，自然表面特征也包括在此定義中，例如分子水平的細胞相互作用以及動植物的帶紋理的器官。自然界中的這些納米形貌特征具有獨特的用途，有助于調節生物體的功能和功能，因為納米形貌特征在細胞中極為敏感。

納米光刻是在表面上人工產生納米形貌蝕刻的過程。許多實際應用利用了納米光刻技術，包括計算機中的半導體芯片。納米光刻技術有很多類型，包括：

• 光刻技術
• 電子束光刻（EBL）
• X射線光刻
• 極紫外光刻（EUVL）
• 光耦合納米光刻（LCM）
• 掃描探針顯微鏡光刻（SPM）
• 納米壓印光刻
• 浸筆式納米光刻
• 軟光刻

每種納米光刻技術都有不同的分辨率，時間消耗和成本因素。納米光刻使用三種基本方法。一種涉及使用抗蝕劑材料，該抗蝕劑材料用作“掩模”以覆蓋和保護旨在平滑的表面區域。現在可以蝕刻掉未覆蓋的部分，并用保護材料作為模板。第二種方法涉及直接雕刻所需的圖案。蝕刻可能涉及使用量子粒子束，例如電子或光、或化學方法，例如氧化或SAM's（自組裝單層）。第三種方法將所需的圖案直接放置在表面上，產生最終產品，該產品最終比原始表面厚幾納米。為了可視化要制造的表面，必須使用納米分辨率顯微鏡來可視化該表面，其中包括掃描探針顯微鏡（SPM）和原子力顯微鏡（AFM）。兩個顯微鏡也可以用于加工最終產品。

納米化學的一項經過廣泛研究的應用是醫學。使用納米化學技術的一種簡單的護膚產品是防曬霜。防曬包含納米顆粒的氧化鋅和二氧化鈦。這些納米化學物質通過吸收或反射光來保護皮膚免受有害的紫外線傷害，并防止皮膚因納米粒子中電子的光激發而保留全部損傷。有效地，粒子的激發阻止了皮膚細胞受到DNA損傷。

涉及納米技術方法的新興藥物遞送方法可以通過改善身體反應，特異性靶向以及有效的無毒代謝而獲得優勢。許多納米技術的方法和材料可以被功能化以用于藥物遞送。理想的材料采用受控激活的納米材料將藥物裝載到體內。介孔二氧化硅納米粒子（MSN）由于其較大的表面積和可進行各種單獨修飾的靈活性，同時在成像技術下顯示出高分辨率性能，因此在研究中的應用日益廣泛。激活方法因納米級藥物遞送分子而異，但是最常用的激活方法使用特定波長的光來釋放貨物。納米閥控制的貨物釋放使用低強度的光和等離子體加熱來釋放包含金分子的MSN變體中的貨物。^[7]兩光子激活的光電換能器（2-NPT）使用近紅外波長的光來誘導二硫鍵斷裂，從而釋放出貨物。最近，由于無毒，通過皮膚自發吸收以及進入血腦屏障的能力，納米金剛石已顯示出藥物輸送的潛力。

由于細胞對納米形貌特征非常敏感，因此組織工程中表面的優化將前沿推向了植入領域。在適當的條件下，使用精心制作的3維支架將細胞種子引向人造器官的生長。3-D支架結合了各種納米級因素，可控制環境以獲得最佳和適當的功能。支架是體外體內?細胞外基質?的類似物，可通過在體外提供必要的復雜生物學因子來實現成功的人工器官生長。其他優點包括細胞表達操縱，粘附和藥物輸送的可能性。

對于擦傷和傷口，納米化學已證明可以改善愈合過程。電紡絲是一種在組織工程中生物學使用的聚合方法，但可以功能化以用于傷口包扎以及藥物遞送。這產生了促進細胞增殖，抗菌性能和受控環境的納米纖維。這些屬性是在宏觀上創建的；但是，由于納米形貌特征，納米級版本可能會顯示出更高的效率。納米纖維和傷口之間的目標界面具有更高的表面積相互作用，并且有利于體內。

有證據表明，某些銀納米顆粒可用于抑制某些病毒和細菌。

納米化學的新發展提供了多種具有高度可控特性的納米結構材料。這些納米結構材料的一些應用包括SAM和光刻技術，傳感器中納米線的使用以及納米酶。

科學家還通過使用汽相和溶液相策略設計了許多具有可控制的長度，直徑，摻雜和表面結構的納米線組合物。這些定向單晶被用于半導體納米線器件，例如二極管、晶體管、邏輯電路、激光器和傳感器。由于納米線具有一維結構，意味著較大的表面體積比，因此擴散電阻降低。另外，由于量子限制效應，它們在電子傳輸中的效率使它們的電性能受到較小的擾動的影響。因此，將這些納米線用于納米傳感器元件增加了電極響應的靈敏度。