Μετά την δήλωση του Richard Feynman το 1959 "Υπάρχει άφθονος χώρος στο κατώτατο σημείο", πυροδοτήθηκε μια εκτεταμένη έρευνα για την άμεσο χειρισμό των ατόμων και μετά από αρκετές δεκαετίες έρευνας γεννήθηκε μια νέα τεχνολογία, η οποία ονομάζεται "Νανοτεχνολογία". Αυτή η νέα τεχνολογία αποτελεί μια πολύ ευρεία περιοχή, συμπεριλαμβανομένων των τομέων της επιστήμης, όπως η επιστήμη επιφανειών, η οργανική χημεία, η μοριακή βιολογία, η φυσική των ημιαγωγών, η μοριακή μηχανική κ.ο.κ. Η νανοτεχνολογία είναι η μηχανική των λειτουργικών συστημάτων στη μοριακή κλίμακα και διαθέτει την ικανότητα να κατασκευάζει υλικά από προσεγγίσεις από κάτω προς τα πάνω και από πάνω προς τα κάτω. Είναι μία από τις σημαντικότερες και δυναμικότερες τεχνολογίες λόγω των πολυάριθμων εφαρμογών της, όχι μόνο στους τομείς της ηλεκτρονικής, της οπτικής, της κατάλυσης, της περιβαλλοντικής μηχανικής και της αεροδιαστημικής αλλά και της βιομηχανίας καλλυντικών, της ιατρικής, της φαρμακοβιομηχανίας και της μηχανικής κλπ. Γενικά, η νανοτεχνολογία είναι η τεχνολογία σχεδιασμού, κατασκευής και εφαρμογών νανοδομών και νανοϋλικών που βασίζεται στη θεμελιώδη κατανόηση των φυσικών ιδιοτήτων και φαινομένων.Ο ημιαγωγός είναι ένα υλικό που έχει μια ηλεκτρική αγωγιμότητα μεταξύ ενός αγωγού και ενός μονωτή. Όταν το μέγεθος των ημιαγώγιμων υλικών μειωθεί στην περιοχή της νανοκλίμακας, οι φυσικές και χημικές ιδιότητές τους αλλάζουν δραστικά λόγω της μεγάλης επιφάνειας τους ή του κβαντικού μεγέθους. Έτσι, τα νανοϋλικά ημιαγωγών κατέχουν ιδιαίτερη θέση στη νανοτεχνολογία, δεδομένου ότι αυτά τα νανοϋλικά δεν χρησιμοποιούνται μόνο για την κατασκευή οπτοηλεκτρονικών συσκευών και συστημάτων υψηλής απόδοσης, αλλά και για βιολογικές και περιβαλλοντικές εφαρμογές. Λόγω διαφόρων υψηλών τεχνολογικών εφαρμογών, έχουν γίνει εκτενείς ερευνητικές εργασίες για τη σύνθεση, τα χαρακτηριστικά και τις εφαρμογές των ημιαγώγιμων νανοϋλικών. Ωστόσο, είναι ακόμα επιθυμητό να παρασκευαστούν ημιαγώγιμα νανοϋλικά με πρόδρομες ενώσεις φιλικές προς το περιβάλλον και με διαδικασίες που να δίνουν διάφορα μεγέθη και μορφολογίες με σκοπό την αποτελεσματική χρήση τους σε συγκεκριμένες εφαρμογές.Η διδακτορική αυτή εργασία επικεντρώνεται στη σύνθεση, τον χαρακτηρισμό και τις περιβαλλοντικές εφαρμογές μιας ποικιλίας ημιαγώγιμων νανοϋλικών. Τα ημιαγώγιμα νανοϋλικά που μελετήθηκαν σε αυτή τη διατριβή είναι το οξείδιο του ψευδαργύρου (ZnO), το ZnO εμπλουτισμένο με οξείδιο του Σαμαρίου (Sm2O3), το ZnO εμπλουτισμένο με άργυρο (Ag), νανοσωλήνες άνθρακα με ZnO, οξείδιο του χαλκού (CuO), οξείδιο του Υττερβίου (Yb2O3), οξείδιο του νικελίου (NiO) και υποανθρακικό βισμούθιο (Bi2O2CO3).