（1）表面與介面效應

主要原因就在於直徑減少，表面原子數量增多。再例如，粒子直徑為10奈米和5奈米時，比表面積分別為90米2/克和180米2/克。如此高的比表面積會出現一些極為奇特的現象，如金屬奈米粒子在空中會燃燒，無機奈米粒子會吸附氣體等等。

（2）小尺寸效應

當奈米微粒尺寸與光波波長，傳導電子的德布羅意波長及超導態的相干長度、透射深度等物理特徵尺寸相當或更小時，它的週期性邊界被破壞，從而使其聲、光、電、磁，熱力學等效能呈現出“新奇”的現象。例如，銅顆粒達到奈米尺寸時就變得不能導電；絕緣的二氧化矽顆粒在20奈米時卻開始導電。再譬如，高分子材料迦納米材料製成的刀具比金鋼石製品還要堅硬。利用這些特性，可以高效率地將太陽能轉變為熱能、電能，此外又有可能應用於紅外敏感元件、紅外隱身技術等等。

（3）量子尺寸效應

當粒子的尺寸達到奈米量級時，費米能級附近的電子能級由連續態分裂成分立能級。當能級間距大於熱能、磁能、靜電能、靜磁能、光子能或超導態的凝聚能時，會出現奈米材料的量子效應，從而使其磁、光、聲、熱、電、超導電效能變化。例如，有種金屬奈米粒子吸收光線能力非常強，在1.1365千克水裡只要放入千分之一這種粒子，水就會變得完全不透明。

（4）宏觀量子隧道效應

微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。奈米粒子的磁化強度等也有隧道效應，它們可以穿過宏觀系統的勢壘而產生變化，這種被稱為奈米粒子的宏觀量子隧道效應。

一、奈米技術

奈米技術（英語：Nanotechnology）是一門應用科學，其目的在於研究於奈米規模時，物質和裝置的設計方法、組成、特性以及應用。奈米科技是許多如生物、物理、化學等科學領域在技術上的次級分類，美國國家奈米科技啟動計劃（英語：National Nanotechnology Initiative）將其定義為「1至100奈米尺寸尤其是現存科技在奈米規模時的延伸」。奈米科技的世界為原子、分子、高分子、量子點集合，並且被表面效應所掌控，如范德瓦耳斯力、氫鍵、電荷、離子鍵、共價鍵、疏水性、親水性和量子穿隧效應等，而慣性和湍流等巨觀效應則小得可以被忽略掉。舉個例子，當表面積對體積的比例劇烈地增大時，開起了如催化學等以表面為主的科學新的可能性。

微小性的持續探究使得新的工具誕生，如原子力顯微鏡和掃描隧道顯微鏡等。結合如電子束微影之類的精確程式，這些裝置將使我們可以精密地運作並生成奈米結構。奈米材質，不論是由上至下製成（將塊材縮至奈米尺度，主要方法是從塊材開始透過切割、蝕刻、研磨等辦法得到儘可能小的形狀（比如超精度加工，難度在於得到的微小結構必須精確）。或由下至上製成(由一顆顆原子或分子來組成較大的結構，主要辦法有化學合成，自組裝和定點組裝（positional assembly）。難度在於宏觀上要達到高效穩定的質量，都不只是進一步的微小化而已。物體內電子的能量量子化也開始對材質的性質有影響，稱為量子尺度效應，描述物質內電子在尺度劇減後的物理性質。這一效應不是因為尺度由巨觀變成微觀而產生的，但它確實在奈米尺度時佔了很重要的地位。

奈米科技的神奇之處在於物質在奈米尺度下所擁有的量子和表面現象，因此可以有許多重要的是應用，也可以製造許多有趣的材質。

二、奈米特性

隨著尺寸的減小，一系列的物理現象顯現出來。這其中包括統計力學效應和量子力學效應。並且，同宏觀系統相比，許多物理性質會改變。一個典型的例子是材料的表面體積比。奈米技術可以視作在傳統學科上對這些性質詳盡描述的發展。進一步講，傳統的學科可以被重新理解為奈米技術的具體應用。這種想法和概念上的互動對這個領域的發展起到了推動作用。廣義上講，奈米技術是科學和技術在理解和製造新材料新器械方向上的推演和應用。這些新材料和技術大體上就是物理性質在微尺度上的應用。

和這些系統的定性研究相關的領域是物理、化學和生物，以及機械工程和電子工程。但是，由於奈米科技的多學科和學科交叉的特性，物理化學、材料科學和生物醫學工程的學科也被視作奈米技術重要和不可缺少的組成部分。奈米工程師們住眼觀新材料的設計，合成，定性描述和應用。例如在分子結構上的聚合物製造，在表面科學基礎上的計算機晶片分佈設計，都是奈米科技在當代的應用例子。在奈米科技中，膠狀懸浮也有很重要的地位。

材料在奈米尺度下會突然顯現出與它們在宏觀情況下很不相同的特性，這樣可以使一些獨特的應用成為可能。例如，不透明的物質變為透明（銅）；惰性材料變成催化劑（鉑）；穩定的材料變得易燃（鋁）；在室溫下的固體變成液體（金）；絕緣體變成導體（矽）。物質在奈米尺度的獨特量子和表面現象造就了納米科技的許多分支。

三、技術應用

奈米科技實際上涵蓋了一切在奈米範圍的物理、化學的技術和工藝，說它包羅永珍也不算過分。不過現在坊間多在炒作概念，很多都侷限於實驗室的理論階段，比較現實的是機械方面的潤滑劑，化工方面的催化劑，還有醫學方面的定點超效藥劑。

四、發展趨勢

高階奈米技術，有時被稱為分子製造，用於描述分子尺度上的奈米工程系統（奈米機器）。無數例子證明，億萬年的進化能夠產生複雜的、隨機最佳化的生物機器。在奈米領域中，我們希望使用仿生學的方法找到製造奈米機器的捷徑。然而，K Eric Drexler（英語：K Eric Drexler）和其他研究者提出：高階奈米技術雖然最初會使用仿生學輔助手段，最終可能會建立在機械工程的原理上。

在2005年8月，50名來自不同領域的國際專家被奈米技術責任中心（Center for Responsible Nanotechnology）組織起來研究分子奈米技術的社會內涵。

為了決定分子奈米科技的發展道路，Battelle Memorial Institute（英語：Battelle）和Foresight Institute（英語：Foresight Institute）正在領導制定一個基礎廣泛的發展規劃專案。預計2007年早些時候完成。

設計和製造和自然細胞甚至器官相仿的人工組織是具有潛在可能的。

奈米技術的基本特徵是以精確完美的控制和準確入微的離散方式，快速排布分子或原子結構，按照人的意向操縱原子、分子或原子團、分子團，製造出具有特定功能的微型裝置，從而使物質加工處理技術提高到前所未有的水平。

奈米衛星採用微型機電一體化系統中的多重整合技術，利用大規模積體電路的設計思想和製造工藝，不僅把機械部件像電子電路一樣整合起來，而且把感測器、執行器、微處理器以及其他電學和光學系統都集成於一個極小的幾何空間內，形成機電一體化的、具有特定功能的衛星部件或分系統，使裝置輕小、堅固，可靠性提高，從而具有更多優勢。

回答這個問題之前，我們先來看看什麼是奈米，奈米是一種長度單位，是10的負九次方米，也就是1/100000000。

奈米主要涉及材料和器件的尺寸，應用領域涉及到方方面面，各種領域和學科。

當材料的尺寸達到奈米量級時，材料會顯示出許多優異的效能，例如量子尺寸效應，表面效應等，還會產生新的效能，例如可以使絕緣材料變成半導體材料，可以使不發光的材料變得可以發光，可以使原來沒有磁性的材料變得具有磁性，是原來很多隻停留在理論層面的研究，可以透過實驗驗證並開發出新的器件。

同時材料體積的減少，也使得依賴於這些材料的器件尺寸進一步減少，尤其是光電器件的尺寸。舉一個通俗的例子，當光電器件尺寸減小的時候，也就是說在同樣的單位面積上可以整合更多的單元，從而實現更優異的效能，更低的能耗。例如我們的相機畫素越來越高，但是手機卻越來越輕薄，例如我們追求CPU的效能的提高，但整體CPU的尺寸卻越來越小。這些都依賴於從材料製備，器件製造和應用整合等領域方面涉及到的奈米技術。在生物醫藥領域，奈米技術也有廣泛的應用，可以在藥學，治療診斷等多個領域發揮作用。

除了光電器件領域之外，還有很多領域涉及到奈米技術。例如在塗料中加入奈米顆粒，可以使塗料具備防火防水耐高溫的特性，例如加入到粉絲纖維中，可以使纖維具有高韌性，不粘汙等特點。

奈米技術的基本特徵是以精確完美的控制和準確入微的離散方式，快速排布分子或原子結構，按照人的意向操縱原子、分子或原子團、分子團，製造出具有特定功能的微型裝置，從而使物質加工處理技術提高到前所未有的水平。

奈米衛星採用微型機電一體化系統中的多重整合技術，利用大規模積體電路的設計思想和製造工藝，不僅把機械部件像電子電路一樣整合起來，而且把感測器、執行器、微處理器以及其他電學和光學系統都集成於一個極小的幾何空間內，形成機電一體化的、具有特定功能的衛星部件或分系統，使裝置輕小、堅固，可靠性提高，從而具有更多優勢。