روشهاي بالا به پايين براي توليد محصول، يک ماده توده‌اي را شکل‌دهي و اصلاح مي‌کنند. در حقيقت در اين روش، يک ماده بزرگ را بر مي‌داريم و با کاهش ابعاد و شکل‌دهي آن، به يک محصول با ابعاد نانو مي‌رسيم. به عبارت ديگر، اگر اندازه يک ماده توده‌اي را به طور متناوب کاهش دهيم تا به يک ماده با ابعاد نانومتري برسيم، از رويکرد بالا به پايين استفاده کرده‌ايم.اين كار اغلب و نه هميشه شامل حذف بعضي از مواد به شکل ضايعات است، مثل ماشين‌کاري يک بخش فلزي از يک موتور يا نانوساختاري‌کردن فلزات به طريق تغييرشکل‌دهي[1] (که شامل ضايعات نيست). در اغلب نوشتجات حدفاصل مقياس کار روشهاي توليد پايين به بالا و بالا به پايين، نانوفناوري خوانده مي‌شود.

در اينجا منظور تمام روشهاي ساخت در مقياس ميکروني است، که قابل توسعه به نانومقياس باشند. روشهاي ليتوگرافي (حائل، پرتوهاي الکتروني و يوني، و ليزرهاي اتمي)، ليتوگرافي نرم (مهرزني، جوهرزني، موئينگي) حكاكي[2] و FIB از اين جمله‌اند.

قطعاتي در ابعاد نانومتري هستند كه در الكترونيك و ادوات نوري به كار مي‌روند.

سيستمهاي ميكرو و نانو الكترومكانيكي( MEMSو NEMS) تحولي نوين هستند كه با قيمتي كم و سرعتي بالا، با كمك فناوري ساخت مدارات مجتمع ( IC ) ساخته مي‌شوند و به تراشة حسابگر مدارات مجتمع، "چشم" و "بازو" را مي‌افزايند. به اين شكل كه پديده‌هاي مختلفي چون گشتاور، سرعت، فشار، دما و … را "حس" كرده و پس از "تصميم‌گيري"، موارد كنترلي لازم را "اعمال" كرده، يا "مخابره" مي‌كنند. از مهمترين خصيصه‌هاي MEMS و NEMS  ، كوچكي آن است، كه باعث مي‌شود در همه‌جا به راحتي استفاده شوند، به راحتي تعمير و جايگزين شوند، انرژي فوق‌العاده كمي مصرف كنند و به محيط زيست آسيبي نرسانند. فناوري ساخت ميکروسکوپ‌هاي پروب پيمايشگر (مثل STM وAFM) به اين دسته از فناوري‌ها نزديک است.

عبارتست از دانش طراحي، ساخت و فرموله‌کردن قطعات و سيستم‌هايي که با احجام نانوليتر (nl) يا پيکوليتر (pl) کار مي‌کنند. سخت‌افزار ميکروسيالات نيازمند ساخت و طراحي متفاوتي نسبت به سخت‌افزار بزرگ‌مقياس است. به طور کلي نمي توان قطعات مرسوم را کاهش مقياس داده، انتظار کارايي مشابهي را از آن داشت. هنگامي که ابعاد يک قطعه يا سيستم به اندازه معيني کاهش يابد، که هم‌ارز اندازه ذرات سيال يا ذرات معلق درسيال باشد، خواص سيستم به طور اساسي دگرگون مي ‌شود. علاوه بر اين،‌عوامل ناشناخته‌ ديگري نيز همچون مسايل انتقال جرم و حرارت ميکرومقياس بروز مي‌کند. براي تصور احجام به‌کاررفته در اين سيستم‌ها، مکعبي به ضلع 100 ميلي‌متر را درنظر بگيريد. چنين مكعبي داراي  حجم يک ليتر است. حال سراغ مکعبي برويد که هر ضلع آن 1000/1 مکعب قبل(1/0 ميلي‌متر) باشد. اين اندازه مربوط به يک ذره شکر است. اين مکعب 1 نانوليتر حجم دارد. حجم 1 پيكوليتر مکعبي است که هر ضلع آن 10/1 مکعب 1 نانوليتري باشد. سيستم‌هاي ميکروسيالاتي  مصارف بالقوه متنوع و گسترده‌اي دارند. مثال‌هايي از سيستم‌ها و فرآيندهايي که ممکن است از اين فناوري بهره‌مند شوند، عبارتند از: چاپگر جوهرافشان، تجهيزات جداسازي سلول‌‌هاي خوني، محک‌هاي زيست‌شيميايي، سنتز شيميايي، آناليز ژنتيک، غربالگري دارو، الکتروکروماتوگرافي، ميکروماشين‌کاري سطحي، سايش ليزري، و ميکروآسياب مکانيکي. صنعت تجهيزات پزشکي تمايل شديدي را به سمت استفاده از فناوري ميکروسيالات نشان داده است.

مواد متخلخلي همانند سيليكاژل و كربن فعال داراي تعداد زيادي حفرات نانومقياس بوده و در نتيجه،  نسبت سطح به حجم بسيار بالايي دارند. تاکيد ما در اينجا روي مواد نانوحفره‌اي واجد اندازه حفرات کاملاً دقيق و تعريف‌شده مي‌باشد. چنين ماده اي قابليت هاي بسيار زيادي در زمينه الكترونيك، كاتاليزورها و غيره پيدا مي‌كند. از جمله اين مواد مي‌توان به سيليكون نانوحفره‌اي اشاره كرد.

اصطلاحات نانوسيم‌ها و نانوالياف گاهي از اوقات به جاي هم به کار مي‌روند. اصطلاح نانوالياف به معناي صحيح الياف نسبتاً کوتاهي است که مثلاً در امتداد نانولو‌له‌هاي کربني در بعضي از روشهاي توليدي به دست مي‌آيند. به طورخاص مي‌توان نانوالياف ريسيده پليمري را مثال زد. در مقابل نانوسيم‌ها معمولاً (و نه هميشه) معدني بوده و در مصارف الکترونيکي و نه ساختماني به کار مي‌رود.

نقاط كوانتومي به نظر غيرعادي مي‌رسند و در واقع به دليل كاركرد آنها كه تابع مكانيك كوانتومي است اينچنين‌اند. يك نقطه كوانتومي نانوذره‌اي نيمه‌رساناست كه قادر به محدودسازي يك يا چند الكترون در هرسه بعد باشد، به نحوي كه در آن الكترونها موقعيت‌هاي گسسته‌اي از انرژي را (درست مثل وضعيت يك اتم) اشغال كنند. به همين علت به آنها لفظ اتمهاي مصنوعي نيز اطلاق مي‌شود و قابليت كنترل وضعيت انرژي الكترون‌ها با اعمال  ولتاژ، به اين ايده خارق‌العاده منجر شده است كه بتوان به دلخواه ماده‌اي را با اصلاح طبيعت شيميايي آن (يعني يك ماده واقعاً قابل برنامه‌ريزي!) به ماده‌اي ديگر تبديل كرد؛ مثل تبديل سرب به طلا در يك آن! در واقع اين ايده‌ها همان‌قدر كه رؤيايي هستند، ساده و سرراست نيز مي‌باشند. با اين حال دقت لازم براي ساختن چنين موادي در حدي فراتر از توانمندي ما قراردارد؛ هرچند بسيار نزديك است. در صورتي که فناوري نقاط کوانتومي به حدي رشد کند که تعداد اتمهاي موجود در آنها کاملاً مشخص و ما بين 12 تا 50 عدد شود، خواص فيزيکي و شيميايي آنها به طور ذاتي با عناصراوليه متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال مي‌توان در صنعت کاتاليزور انقلابي پديد آورد. کاربردهاي فعلي آنها در آناليز زيستي است.

براي ايجاد مواد نانوبلوري توده‌اي، روش‌هاي متبلورسازي مواد آمورف اوليه، فرآوري تغيير شكل پلاستيكي شديد[3] و فشرده‌سازي پودر، از روش‌هاي پيشگام هستند. در روش فشرده‌سازي پودر ابتدا ذرات نانومقياسي توليد مي‌شوند كه متعاقباً توسط روش‌هاي استاتيكي يا ديناميكي به هم فشرده مي‌شوند. اين روش‌ها به خاطر مشكلات كنترل آلودگي يا اكسيداسيون سطح مؤثر بالايي از ذرات اوليه محدود مي‌شوند، اما اين مزيت را دارند كه با تركيب ذرات مختلف مي‌توانند نانوكامپوزيت را به وجود ‌آورند. متبلورسازي مواد آمورف مي‌تواند ريزترين مقياس از نانوساختارها را توليد كند، اما محدود به موادي مي‌شود كه مي‌توانند ابتدا به حالتي آمورف برسند. روش‌هاي فرآوري تغيير شكل پلاستيكي شديد تنها براي فلزات قابل كاربرد هستند. در تمامي اين روش‌ها از توانايي تبديل شدن بلورهاي داخل فلزات، تحت فشار زياد و تنش برشي بالا ، به ذرات كوچكي به اندازة 20 نانومتر بهره مي‌برند. كاهش اندازة بلور تقريباً در هر فلز چند بلوري باعث افزايش چشمگيراستحكام، و در بسياري مواد نيز باعث افزايش چكش‌خواري مي‌شود. به خاطر اينكه چنين رو‌ش‌هايي مي‌توانند در مقياس بزرگ اجرا شوند، بسيار بيشتر از ساير روش‌هاي ديگر براي تجاري‌سازي تحت توجه هستند.

همچنين مي‌توان از اختلاط شديد براي تهيه قطرات ريز يک مايع در مايع ديگر(نانوکپسول‌ها) سودجست كه اين كار با استفاده از انواع همزن‌هاي دور بالا، همگن‌سازها ، آسياب‌هاي کلوييدي و غيره انجام مي‌شود. البته عوامل فعال سطحي (خودآرايي) نقشي کليدي در ايجاد و پايداري اين نانوامولسيون‌ها دارد.

    از روش آسياب يا پودر كردن نيز مي‌توان براي ايجاد نانوذرات استفاده نمود. خواص نانوذرات حاصل تحت تأثير نوع مادة آسياب‌كننده، زمان آسياب و محيط اتمسفري آن قرار مي‌گيرند. از اين روش مي‌توان براي توليد نانوذرات موادي استفاده نمود كه با  روش‌هاي ديگر به آساني توليد نمي‌شوند. البته آلودگي حاصل از مواد محيط آسياب‌كننده هم  مي‌تواند مسأله‌ساز باشد.

كاهش اندازة ميكروساختاري مواد موجود مي‌تواند تأثيرات بزرگي را به وجود آورد. مثلاً همان طور كه اندازة دانه (بلور) در يك فلز به سمت نانومقياس حركت مي‌كند، نسبت اتم‌‌هاي موجود بر روي مرزهاي دانه‌هاي اين جسم جامد افزايش پيدا مي‌كند و آنها رفتاري كاملاً متفاوت از اتم‌‌هايي كه روي مرز نيستند،  بروز مي‌دهند و رفتار كل ماده را تحت تأثير قرار مي‌دهند. نتيجة آن در فلزات شامل افزايش استحكام، سختي، مقاومت الكتريكي، ظرفيت حرارتي ويژه، بهبود انبساط حرارتي و خواص مغناطيسي و كاهش رسانايي حرارتي است.

سالهاست که نانوکپسول‌ها در طبيعت ساخته مي‌شوند؛ مولکولهاي موسوم به فسفوليپيدها- که از يک طرف آب گريز (هيدروفوبيک) و از يک سمت آب‌دوست (هيدروفيليک) هستند- هنگامي که در يک محيط آبي قرار گيرند، خود به خود کپسول‌هايي را شکل مي‌دهند که قسمت‌هاي آب‌گريز مولکول در درون آنها واقع مي‌شود- و لذا از تماس با آب محافظت مي‌شوند. چند سالي است در مواد آرايشي از ليپوزوم‌هاي مصنوعي براي رهايش کنترل شده مواد يا محافظت از آنها در برابر محيط بيرون استفاده مي‌شود. اخيراً از مواد فراوان ديگري همچون نوعي از پليمرها براي ساخت نانوکپسول‌ها استفاده شده است. روشي که عموماً بدين منظور مورد استفاده قرار مي‌گيرد، پليمريزاسيون غشاي کپسول مي‌باشد. فرآيندهاي اصلي ساخت کپسول‌ها همچنان شکل عمومي يکساني دارند: از يک امولسيون روغن در آب يا آب در روغن براي خلق به ترتيب نانوکپسول‌هاي روغني و آبي استفاده مي‌شود.

نانوذرات در حال حاضر از طيف وسيعي از مواد ساخته مي‌شوند، معمول‌ترين آنها نانوذرات سراميكي مي‌باشد، كه به دو بخش سراميك‌هاي اكسيد فلزي (نظير اكسيد‌هاي تيتانيوم، روي، آلومينيوم و آهن) و سراميك‌هاي سيليكاتي (عموماً به شكل ذرات نانومقياسي رس) تقسيم مي‌شود. طبق تعريف حداقل بايد يكي از ابعاد آنها كمتر از 100 نانومتر باشد. نانوذرات سراميكي فلزي يا اكسيد فلزي معمولاً اندازة يكساني- از دو يا سه نانومتر تا 100 نانومتر- در هر سه بعد دارند (ممكن است شما انتظار داشته باشيد كه چنين ذرات كوچكي در هوا معلق بمانند اما در واقع آنها به وسيلة نيروهاي الكترواستاتيك به يكديگر چسبيده و به شكل پودر بسيار ريزي رسوب مي‌كنند). کاربردهاي بازارپسند اين نانومواد بسيار زياد است.

روشي براي توليد الياف پليمري با قطر زيرنانومتري است. اين روش سالها شناخته شده بود و برخي از مصارف محدود را در فيلترها داشت، اما اکنون توجه جديدي را به خود جلب کرده است. در اين فناوري مايعات باردار شده به صورت جريانهاي کوچک به درون يک ميدان الکتريکي کشيده شده و سپس  به صورت الياف پليمريزه درمي‌آيند. مواد ديگري مثل نانوذرات يا حتي نانولو‌له‌ها را مي‌توان در اين الياف جاي داد (مثلاً براي رساناسازي الياف).

اليافي پليمري هستند که داراي قطر زير نانومتري بوده و با چشم غيرمسلح قابل مشاهده نمي‌باشند.اين الياف که عمدتاً با روش الکتروريسندگي به دست مي‌آيند، از کارايي بهتري نسبت به الياف معمولي برخوردار بوده  و در موارد مختلفي همچون فيلتراسيون هوا داراي کاربرد مي‌باشند.