ورجوعا إلى قدرة العين البشرية للإنسان مهما بلغت شدة إبصارها، فهي لا تستطيع تمييز وتحديد الأشياء التي تقل أبعادها عن 1 ملليمتر (مليون نانومتر) بدقة ووضوح كامل. وحتى الميكروسكوبات الضوئية، التي تقل قوة التكبير فيها عن ألف مرة، تقف عاجزة أمام تحديد مثل هذه الجسيمات المتضائلة الأحجام، حيث لا تستطيع تعيين أبعاد المواد النانوية التي تقل في مقاييسها عن 200 نانومتر. لذا فلم يكن غريبا أن يتم اختراع وسائل ميكروسكوبية متقدمة، وتطوير قدرات الميكروسكوبات الإلكترونية Electron Microscopes، وتعظيم قدرتها في تكبير الأشياء Magnification (وصلت الآن إلى نحو مليون ومائتي ألف مرة) وذلك من أجل رصد وتوصيف المواد النانوية. وتتمكن الميكروسكوبات الإلكترونية اليوم من تكبير الأشياء الصغيرة جدا، مثل الذرات وجعلها أهدافا واضحة المعالم لمستخدم الجهاز.

وعلى الرغم من أنه قد يتم استخدام طرق مساعدة وسريعة، مثل أشعة الحيود السنية (X–ray Diffraction (XRD، في توصيف بعض خواص المواد النانوية المنتجة، مثل بنيتها التركيبية والبلورية، غير أن هذه الطرق التقليدية غير مؤهلة تأهيلا كاملا لتحديد الخواص الأخرى المتعلقة بمقاييس الأبعاد وكيفية توزيع الذرات داخل الشبكة البلورية للمادة. لذا، تعد الميكروسكوبات الإلكترونية هي السلاح الأول الذي يلزم توافره في أي معمل من معامل تكنولوجيا النانو، والذي من دونه لا نستطيع تعيين خواص مهمة ورئيسية لها.

وتستخدم الميكروسكوبات الإلكترونية شعاعا عالي الطاقة من الإلكترونات Beam of High–Energy Electrons بدلا من الضوء المرئي المستخدم في الميكروسكوبات الضوئية، وذلك بهدف تعظيم قدرتها في تكبير الأشياء متدنية الأحجام والمقاييس.