大多數人在日常生活中並不會意識到納米尺度的存在。納米尺度非常小，令人難以置信，無法想像。納米米是距離的測量單位——準確地說是十億分之一米（而一米大約是 3 英尺和 3 英寸）。如果我們能把一米放大到地球的大小，那麼一個納米大約就相當於一顆葡萄的大小。
簡而言之，納米技術是利用技術在這個微小的尺度上組裝、拆解和操作物體。這意味著控制單個分子，甚至是單個原子。例如，四個水分子可以端對端地排列在一個納米內。當然，水分子和這個大小的其他東西一樣，並不一定想要整齊有序地排列。這使得這個領域的工作變得非常具有挑戰性。
事實上，納米技術並不是真正獨立的領域。它是化學與核物理學交匯的地方，而量子物理學則在其上投下了神秘的陰影。分子生物學也可以在納米尺度的舞台上找到其位置。一條 DNA 鏈的寬度約為兩個納米，這展示了微小世界的巨大力量。儘管納米技術的開發和實施非常困難，但它的潛在應用範圍從醫療到手寫電路，甚至是「活的機器人」，這僅僅是個開始。
宇宙並不是用樂高搭建的
那麼，這一切是如何運作的呢？這仍然是一個未解的問題。部分困難在於能夠區分原材料——單個原子或分子——以及操控它們的納米機器。因為這些機器本身是由原子和分子組成的，它們與材料的互動方式與宏觀尺度的東西（如機械手臂）非常不同。由於在這個尺度上電化學的強大影響，納米機器無法以相同的方式抓取、提升和推動物體。
然而，這些障礙也可以提供新的機會。例如，Cas9 是一種酶，能夠按照指示在特定位置切割 DNA 鏈。科學家們已經找到了利用這種天然納米機器精確修復受損 DNA 的方法。這表明，至少在原則上，原子和分子可以以某種方式排列，使其在納米尺度上像可控機器一樣運作。如果一個納米機器可以存在，那麼其他納米機器也可以存在。
一個重要的研究方向是自我複製的納米機器人。這些機器的目標是製造更多的複製品。單個納米機器人一次操控一個原子需要非常長的時間來組裝任何大型物體，但如果一個納米機器人能在一小時內製造出自己的複製品，那麼經過一天的指數增長，它將擁有超過 1,600 萬個複製品，這些機器然後可以一起工作，以更短的時間組裝出更大的產品。這是希望。
