 Un decimo di nanometro (10-10 metri o un decimilionesimo di millimetro) equivale a un Angstrom, l'unità di misura inventata per misurare gli atomi e gli spazi che li separano all'interno delle molecole e dei cristalli. Tutte le reazioni chimiche avvengono all'interno di queste microdistanze, e avvengono solo se le particelle sono abbastanza vicine tra loro.Le dimensioni effettive di un atomo sono molto variabili e sono determinate dall'estensione delle nubi di elettroni che ne circondano il nucleo centrale. L'atomo di idrogeno, per esempio, ha soltanto un elettrone e le sue dimensioni sono di circa la metà di quelle dell'atomo di carbonio che comprende ben 12 elettroni. In generale il peso degli atomi è multiplo di quello dell'atomo di idrogeno. Ci sono tuttavia molte eccezioni, perché esistono anche gli isotopi che, se chimicamente si comportano come l'atomo di partenza, in realtà hanno una massa differente. Per lo stesso motivo non è sempre detto che gli atomi pesanti siano sempre più grandi di quelli leggeri. Spesso gli elettroni sono più vicini al nucleo, se questo è grande e possiede molte cariche positive, e sono in un certo senso più concentrati. 
Per misurare la vicinanza degli atomi all'interno delle strutture cristalline ci sono varie tecniche, la più potente è la cristallografia ai raggi X. La lunghezza d'onda di questi raggi, compresa appunto nella
scala del decimo di nanometro, è compatibile con le dimensioni dei legami atomici e delle distanze interatomiche. Per questo motivo le onde elettromagnetiche interagiscono fortemente con gli atomi dei cristalli e producono delle figure di diffrazione regolari attraverso le quali è possibile ricostruire le configurazioni atomiche originarie.Il microscopio elettronico  La recente costruzione dei microscopi elettronici, ha permesso livelli di ingrandimento impossibili per un microscopico ottico. Questo strumento elettronico è stato messo a punto per la prima volta nel 1934, e ha consentito di passare da un ingrandimento di poco superiore alle 1.000 volte, a ingrandimenti sino a 200.000 volte e più. Al posto della luce, con i suoi fotoni, il microscopio elettronico utilizza come sorgente di esplorazione un fascio di elettroni che viene fatto passare attraverso delle lenti o dei campi magnetici, prima di raggiungere l'oggetto da ingrandire. Gli elettroni hanno una lunghezza d'onda molto minore di quella della luce e consentono, almeno nel caso del microscopio elettronico a trasmissione, un potere di ingrandimento che arriva sino al milione di volte. La tecnica di osservazione a trasmissione non è molto differente da quella del microscopio ottico. Il tessuto da esaminare viene fissato con sostanze che ne rendono meglio visibili i particolari e i costituenti cellulari, e viene successivamente incluso in blocchi di materia plastica che consentono di affettarlo in sottilissime strisce dello spessore di 0,1 micron. Nel 1960 è stato invece prodotto il microscopio elettronico a scansione dove il fascio di elettroni viene deviato da un campo elettromagnetico e si muove intorno all'oggetto consentendo di vederlo nella sua tridimensionalità. Ciò consente di passare da un'osservazione di un oggetto tagliato a fettine a quella di un  oggetto intero a tre dimensioni.
Recentemente sono stati realizzati microscopi a scansione in grado addirittura di mostrare
la disposizione degli atomi di alcuni elementi, per esempio dell'oro, come si
vede nel disegno a lato, e persino i singoli atomi di elementi particolari come il piombo
o il mercurio.
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