Nanohiukkas on erittäin hieno hiukkanen, jonka vähintään yksi ulottuvuus on 1-100 nanometriä (nm). Yksi nanometri on yhtä kuin metrin miljardisosa. Alempi kokoraja auttaa erottamaan hiukkasen satunnaisista atomiryhmistä. Yläraja on suurin, jolla koon omaisuuserot yleensä ilmenevät.
Tämä määritelmä on laajalti hyväksytty, vaikka se on hieman mielivaltainen. On julkaistu viittauksia nanohiukkasiin, joiden koko on 1-100 nm: n ulkopuolella. Mikä tekee tällaisista hiukkasista kiinnostavia tutkijoille, ovat ainutlaatuiset materiaalin ominaisuudet, jotka joskus johtuvat niiden koosta. Kun hiukkasilla on tällaisia ominaisuuksia, niitä pidetään todennäköisesti nanohiukkasina, vaikka ne eivät sovi tarkasti määritellylle kokoalueelle.
Ei välttämättä ole niin, että nanohiukkasilla on ominaisuuseroja saman materiaalin suuremmista tapauksista. Kun se tapahtuu, ominaisuuserot voivat johtua kvanttivaikutuksista. On myös totta, että nanomittakaavassa materiaalin hiukkasilla on suhteellisen suurempi pinta -ala verrattuna niiden tilavuuteen. Suhteellisesti suurempi paljastettu pinta voi tehdä nanohiukkasista paljon kemiallisesti aktiivisempia. Tämä voi olla toinen syy heidän odottamattomiin ominaisuuksiinsa.
Kvanttipiste on puolijohde-nanohiukkas, jonka halkaisija on noin 1-20 nm. Sen rakenne on olennaisesti sama kuin suuremmilla puolijohteilla. Sen näyttämät elektroniset ominaisuudet voivat kuitenkin olla hyvin erilaisia. Nämä ominaisuudet ovat seurausta kvanttikoon vaikutuksesta. Kun fyysinen koko lähestyy elektronin aallonpituutta, jännitteen ja johtavuuden suhde voi olla erilainen kuin suuremmissa mittakaavoissa.
Kulta ja hopea ovat suhteellisen inerttejä irtotavarana. Nanomittakaavassa ne kuitenkin osoittavat ainutlaatuisia katalyyttisiä ominaisuuksia. Esimerkiksi hopeananopartikkelit ovat tehokas antibiootti. Kultaiset nanohiukkaset ovat osoittautuneet tehokkaiksi poistamaan haihtuvia orgaanisia yhdisteitä ilmakehästä jopa huoneenlämmössä.
Nanoteknologia koskee näiden erittäin hienojen hiukkasten ainutlaatuisten ominaisuuksien hyödyntämistä sellaisten järjestelmien suunnittelussa, jotka toimivat molekyyli- tai atomitasolla. Hiukkasten erityisominaisuuksilla nähdään mahdollisuuksia tietotekniikassa, lääketieteessä ja ympäristötekniikassa. Ne voivat myös muodostaa rakennuspalikoita monimutkaisille laitteille, jotka on suunniteltu toimimaan mikroskooppisella tasolla.
Ihmiset ovat ilmaisseet huolensa altistumisesta nanohiukkasille. Eläintutkimus on osoittanut, että tietyntyyppiset nanohiukkaset voivat päästä aivoihin ja muihin elimiin hengitettynä. Myös keuhkojen tulehdusta ja fibroosia on raportoitu. Räjähdys ja tulipalo työpaikalla ovat kuitenkin osoittautuneet näiden hiukkasten pääasiallisiksi vaaroiksi.