La nanoanalisi si riferisce alle tecniche per determinare le strutture atomiche dei materiali, in particolare i cristalli. La tecnologia è simile a quella utilizzata per la microanalisi, tranne per il fatto che viene eseguita su scala nanometrica. (Un nanometro è 10-9 metri o un milionesimo di millimetro.)
Con qualsiasi strumento utilizzato per la nanoanalisi, c'è un limite alla risoluzione (il diametro dell'oggetto più piccolo che può essere risolto). Ciò è vero quando lo strumento funziona direttamente con radiazioni elettromagnetiche come infrarossi (IR), ultravioletti (UV), luce visibile o raggi X e anche quando lo strumento impiega particelle subatomiche ad alta velocità come elettroni o ioni. Esiste una lunghezza d'onda minima associata a qualsiasi mezzo di osservazione. Gli oggetti il cui diametro è inferiore a questa lunghezza d'onda sfidano l'osservazione. In generale, quando la lunghezza d'onda si accorcia, la particella richiesta o l'energia dell'onda aumenta. Ciò motiva gli scienziati coinvolti nella nanoanalisi a cercare macchine sempre più potenti con cui osservare i campioni.
Il microscopio elettronico è comunemente usato per la nanoanalisi. Ci sono due tipi fondamentali che si prestano a questa applicazione: il microscopio elettronico a scansione (SEM) e il microscopio elettronico analitico a trasmissione ad alta tensione. Utili anche nella nanoanalisi sono i raggi X e la diffrazione UV, la microscopia IR, la spettrometria di massa, le macchine a fascio ionico e le microsonde ottiche di precisione.