Optik görüntüleme, mikroskoplar ve özel teknikler aracılığıyla küçük ölçekli nesnelerin görselleştirilmesi ve incelenmesi için kullanılan bir dizi yöntemi içerir. Bu yöntemler, ışık mikroskobu, konfokal mikroskop ve floresan mikroskobu gibi farklı prensiplere dayanır ve farklı uygulamalara sahiptir. Işık mikroskobu, optik sistemlerin kullanılmasıyla çalışan en eski ve temel görüntüleme aracıdır. Bu mikroskoplar, nesnenin üzerine odaklanan ve onunla etkileşime giren görünür ışık kullanarak örnekleri büyütür. Objektif ve oküler lenslerin kombinasyonuyla bir görüntü oluşturulur. Işık mikroskobu, biyolojik örneklerin yanı sıra metalurji, malzeme bilimi ve daha pek çok alanda kullanılır. Konfokal mikroskopi, örneklerden gelen floresan ışığı kullanarak görüntü elde etmek için özel bir tekniktir. Burada, yoğun bir ışık kaynağı örneğe odaklanır ve sadece belirli bir odak düzlemindeki floresan ışık toplanır. Bu sayede, daha keskin ve detaylı görüntüler elde edilir. Konfokal mikroskopi, biyolojik örneklerin üç boyutlu görüntülenmesi ve hücresel yapıların incelemesi için yaygın olarak kullanılır. Floresan mikroskoplar, örneklerin özel floresan boyalarla işlenmesi sonucu yayılan ışığı kullanarak görüntü oluşturur. Bu teknik, özellikle biyolojik örneklerde belirli hücresel yapıları veya proteinleri etiketlemek ve izlemek için yaygın olarak kullanılır. Bu mikroskoplar, farklı dalga boylarında ışık kullanarak çeşitli floresan sinyalleri algılayabilir ve bunları renkli görüntülere dönüştürebilir.
Bu görüntüleme yöntemleri, nanoteknolojinin gelişiminde önemli bir rol oynar. İleri seviye optik teknikler, nanomateryallerin karakterizasyonunda kullanılır ve malzemenin geliştirilmesine ve kullanımına yön verir. Nano ölçekli yapılar görsel olarak analiz edilebilir, yapıların detaylı üç boyutlu görüntüleri oluşturulabilir ve malzemenin bileşenlerine dair bilgi elde edilebilir.