由福田敏男（Toshio Fukuda，日本）、B.尼尔森（Bradly Nelson）与席宁提出。纳米操控主要包括纳观测、纳操作、纳驱动、纳感知及基于纳观力学的操作策略与方法。

纳观测主要包含二次电子显示、探针扫描和近场观测等。其中，电子显微镜可实现分子/原子尺度的分辨率。扫描探针显微镜可实现亚纳米的分辨率，但对样品有不可逆转的损伤。近场光学显微镜（倒置金相显微镜）将探针和被测物的距离精准控制在近场观测范围内，可进行三维空间近场扫描。

纳操作包括基于扫描探针显微镜（SPM）的纳米操作、基于电子显微镜（EM）的纳米操作、光镊纳米操作以及混合纳米操作。其中，基于SPM的纳米操作主要通过检测微小探针与样品表面各种相互作用力，在纳米尺度上研究物体表面结构和性质。基于EM的纳米操作主要在电子显微镜真空室中通过纳米操作手实现实时观察和操作。光镊纳米操作是非接触式纳米操作，能对样品施加皮牛量级的力，主要用于生物纳米操作。混合纳米操作是利用各系统的优点进行集成，构成混合式的纳米操作系统。

纳驱动包括液压发动机、电动机、静电驱动和压阻驱动等。液压发动机和电动机可以提供比较大的输出力、较长距离的移动，但定位精度不高，只能用于纳米操控的粗调。静电驱动在微机电系统里广泛应用，能在纳米尺度精准定位但是移动距离较短。压阻驱动不仅能在较大距离内移动，并且能在纳米尺度精准定位，已经产品化。

纳感知包括视觉感知和力觉感知。视觉感知通过显微镜结合图像处理程序来实现目标物体的分辨和定位，并利用位置信息作为反馈来控制系统的移动。力觉感知通常和视觉感知结合使用以提高控制精度。

纳操作策略与方法是针对纳米尺度的对象和性质进行操作的，大体可以分为3种：侧向无接触、侧向接触和垂直操作。