L'étude de la structure atomique et des propriétés des nanomatériaux, en particulier des cristaux, est appelée nanoanalyse. La technologie est similaire à celle utilisée pour la microanalyse, sauf qu'elle se fait à l'échelle du nanomètre. (Un nanomètre équivaut à 10 -9 mètres, soit un millionième de millimètre).
Avec tout instrument utilisé pour la nanoanalyse, il existe une limite à la résolution (le diamètre du plus petit objet qui peut être résolu). Cela est vrai lorsque l'instrument travaille directement avec des rayonnements électromagnétiques tels que les infrarouges (IR), les ultraviolets (UV), la lumière visible ou les rayons X, et également lorsque l'instrument utilise des particules subatomiques à grande vitesse telles que des électrons ou des ions. Il existe une longueur d'onde minimale associée à tout moyen d'observation. Les objets dont le diamètre est inférieur à cette longueur d'onde ne peuvent être observés. La longueur d'onde se raccourcit et l'énergie nécessaire pour observer les objets augmente. Cela incite les scientifiques impliqués dans la nano-analyse à rechercher des machines toujours plus puissantes pour observer les échantillons. La nanoanalyse est une utilisation courante du microscope électronique. Il en existe deux types de base qui se prêtent à cette application : le microscope électronique à balayage (MEB) et le microscope électronique analytique à transmission à haute tension. La diffraction des rayons X et des UV, la microscopie IR, la spectrométrie de masse, les machines à faisceau d'ions et les microsondes optiques de précision sont également utiles en nano-analyse.