ویژگی اساسی تعیین کننده همه نانو مواد مقیاس اندازه از 1 تا 100 نانومتر میباشد. در سیستم بین المللی واحدها، پیشوند نانو برای نشان دادن یک واحد استفاده می شود. به عنوان مثال نانومتر یک میلیاردم متر یا یک میلیونیم میلی متر است. نانولیتر یک میلیاردم لیتر یا یک میلیونیم میلی لیتر است.  بنابراین، نانو مواد، موادی هستند که اندازه آنها بین 1 تا 100 نانومتر، و حداقل در یکی از سه بعد هستند. دو رویکرد اصلی، روش‌های پایین به بالا و  بالا به پایین برای ساخت نانو مواد وجود دارد. نمونه‌هایی از تکنیک‌های بالا به پایین شامل لیتوگرافی، آسیاب مکانیکی یا آسیاب توپی، فرسایش لیزری، کندوپاش، تخلیه قوس انفجاری الکترونی و تجزیه حرارتی است. نمونه‌هایی از تکنیک‌های پایین به بالا عبارتند از رسوب شیمیایی بخار (CVD)، سل-ژل، ریسندگی، تجزیه در اثر حرارت، و سنتز بیولوژیکی.

طبقه بندی نانومواد بر اساس منشا

نانومـواد بر اساس منشا و مبدا به دو گروه طبیعی و مصنوعی تقسیم می‌شوند.

نانـومواد طبیعی

نانومواد طبیعی به اشکال مختلفی در طبیعت یافت می‌شوند، از جمله ویروس‌ها، مولکول‌های پروتئین، مواد معدنی مانند خاک رس، کلوئیدهای طبیعی مانند شیر و خون (کلوئیدهای مایع)، ژلاتین، مواد طبیعی معدنی مانند صدف، مرجان و استخوان.

نانومواد مصنوعی

نانولوله‌های کربنی و نانوذرات نیمه‌رسانا مانند نقاط کوانتومی (QD) نمونه‌هایی از نانومواد مصنوعی هستند که با استفاده از روش‌های مکانیکی و شیمیایی ساخته می‌شوند.

نانومواد نیمه رسانا

نانومواد نیمه رسانا خواصی مشابه فلزات و عایق ها از خود نشان می دهند. آنها به سه گروه طبقه بندی می شوند.

• نانومواد نیمه هادی مغناطیسی متمرکز: نظم مغناطیسی خود به خودی را نشان می دهد و می تواند یک ترکیب دوتایی مانند (ضد فرومغناطیسی) باشد.
• نانومواد نیمه هادی غیر مغناطیسی: نیمه هادی های غیر مغناطیسی که حاوی یون های مغناطیسی نیستند و برای پردازش اطلاعات و ارتباطات استفاده می شوند.
• نانومواد نیمه هادی مغناطیسی رقیق شده: مواد نیمه هادی با افزودن چند ناخالصی مغناطیسی به ماتریس میزبان مغناطیسی می شوند که در آن برخی از کاتیون های میزبان دیامغناطیسی به طور تصادفی با کاتیون های مغناطیسی (TM) جایگزین می شوند. این مواد نه تنها خواص نیمه هادی را حفظ می کنند، بلکه دارای خواص مغناطیسی هستند که مخلوطی از نیمه هادی های معمولی و مغناطیسی هستند.

طبقه بندی نانومواد بر اساس پیکربندی

با توجه به ساختار، نانومواد را می توان به طور کلی به چهار گروه تقسیم کرد: آلی، معدنی، مبتنی بر کربن و کامپوزیت تقسیم کرد.

نانومواد آلی

در مقیاس نانو، ترکیبات آلی به نانومواد آلی تبدیل می شوند. برخی از نمونه‌های نانوذرات یا پلیمرهای آلی شامل لیپوزوم‌ها، دندریمرها، میسل‌ها و فریتین هستند.

نانوذرات زیست تخریب‌پذیر غیرسمی مانند میسل‌ها و لیپوزوم‌های نانوکپسولی، دارای فضای داخلی توخالی هستند و به گرما، تابش الکترومغناطیسی و نور حساس هستند.

سطح دندریمرها با انتهای زنجیره های متعددی پوشیده شده است و می توانند واکنش های شیمیایی خاصی را انجام دهند. دندریمرها در سیستم‌های تشخیص مولکولی، سنجش نانو، برداشت نور و سیستم‌های اپتوالکتروشیمیایی استفاده می‌شوند. علاوه بر این، دندریمرهای سه بعدی (3 بعدی) دارای حفره های داخلی هستند و می توانند مولکول های اضافی را در خود نگه دارند و میتوانند برای تجویز دارو مفید باشند.

نانو مواد معدنی

نانومواد معدنی، نانوذراتی هستند که فاقد اتم کربن هستند و به نانوذرات معدنی معروف هستند. نانوذرات غیر آلی معمولاً به نانومواد مبتنی بر فلز و یا نانومواد بر پایه اکسید فلز طبقه بندی می شوند.

نانومواد مبتنی بر فلز

نانوذرات مبتنی بر فلز را می توان از طریق فرآیندهای مخرب یا سازنده سنتز کرد. آلومینیوم (Al)، کادمیوم (Cd)، کبالت (Co)، مس (Cu)، طلا (Au)، آهن (Fe)، سرب (Pb)، نقره (Ag) و روی (Zn) مواد فلزی هستند که اغلب در سنتز نانوذرات استفاده می‌شوند. نانوذرات فلزی به دلیل اثرات کوانتومی و نسبت بسیار زیاد سطح به حجم، دارای حساسیت مرئی به فرابنفش عالی و همچنین خواص الکتریکی، کاتالیزوری، حرارتی و ضد باکتریایی هستند. نانومواد فلزی در زمینه‌های تحقیقاتی مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا خواص نوری برجسته‌ای دارند.

نانوذرات اکسید فلز

نانوذرات اکسید فلز، از یون‌های فلزی مثبت و یون‌های اکسیژن منفی تشکیل میشوند. نمونه هایی از نانوذرات اکسید فلزی که اغلب سنتز می شوند عبارتند از دی اکسید سیلیکون (SiO2)، اکسید تیتانیوم (TiO2)، اکسید روی (ZnO) و اکسید آلومینیوم (Al2O3).

نانو مواد مبتنی بر کربن

نانومـواد مبتنی بر کربن شامل پنج گروه اصلی به نام‌های نانولوله‌های کربنی، گرافن، فولرن‌ها، فیبر نانو کربن و کربن سیاه هستند. نانو مواد مبتنی بر کربن عمدتاً برای تقویت ساختار استفاده می‌شوند. و گاهی از فولاد قوی‌تر هستند. نانومواد مبتنی بر کربن در طول لوله از نظر حرارتی رسانا هستند و در سراسر لوله نارسانا هستند.

• فولرن ها ساختار کروی با قطر 8.2 نانومتر (یک لایه) و از 4 تا 36 نانومتر (فولرن های چند لایه) هستند که از 28 تا 1500 اتم کربن تشکیل می شوند.
• گرافن یک شبکه شش ضلعی از شبکه‌های لانه زنبوری است و از اتم‌های کربن بر روی یک سطح مسطح دو بعدی (2 بعدی) با ورقه حدود 1 نانومتر تشکیل میشود.
•  استوانه‌های توخالی با قطرهای کمتر از 0.7 نانومتر (نانولوله تک لایه) و 100 نانومتر (نانولوله‌های کربنی چند لایه) و طول‌های متفاوت از چند میکرومتر تا چند میلی‌متر، نانولوله های کربنی هستند.
• نانو فیبر کربنی، از فسیل‌های نانو گرافن است و به طور کلی از الیاف کربنی ساخته میشود.
• کربن سیاه ساختار آمورفی تشکیل شده از کربن است با قطرهای 20 تا 70 نانومتر و ساختار کروی.

نانو کامپوزیت ها

کامپوزیت ها از ترکیب نانوذرات به دست میایند. نانوذرات ترکیب شده با مواد در مقیاس بزرگتر و نانومواد ترکیب شده با مواد حجیم در حال حاضر برای بهبود خواص مکانیکی، حرارتی و مقاومت در برابر شعله در محصولات مختلف از قطعات خودرو گرفته تا مواد بسته بندی استفاده می شوند.