表面效應是指奈米粒子表面原子與總原子數之比隨著粒徑的變小而急劇增大後所引起的性質上的變化。

表9-2給出了納米粒子尺寸與表面原子數的關係。表1 奈米粒子尺寸與表面原子數的關係 粒徑（nm） 包含的原子（個） 表面原子所佔例 20 2.5X10^5 10 10 3.0X10^4 20 5 4.0X10^3 40 2 2.5X10^2 80 1 30 99 從表可以看出，隨粒徑減小，表面原子數迅速增加。另外，隨著粒徑的減小，奈米粒子的表面積、表面能的都迅速增加。這主要是粒徑越小，處於表面的原子數越多。表面原子的晶體場環境和結合能與內部原子不同。表面原子周圍缺少相鄰的原子，有許多懸空鍵，具有不飽和性質，易於其他原子想結合而穩定下來，因而表現出很大的化學和催化活性。粒子尺寸下降到一定值時，費米能級接近的電子能級由準連續能級變為分立能級的現象稱為量子尺寸效應。Kubo採用一電子模型求得金屬超微粒子的能級間距為：4Ef/3N 式中Ef為費米勢能，N為微粒中的原子數。宏觀物體的N趨向於無限大，因此能級間距趨向於零。奈米粒子因為原子數有限，N值較小，導致有一定的值，即能級間距發生分裂。半導體奈米粒子的電子態由體相材料的連續能帶隨著尺寸的減小過渡到具有分立結構的能級，表現在吸收光譜上就是從沒有結構的寬吸收帶過渡到具有結構的吸收特性。在奈米粒子中處於分立的量子化能級中的電子的波動性帶來了奈米粒子一系列特性，如高的光學非線性，特異的催化和光催化性質等。奈米粒子的介電限域效應較少不被注意到。實際樣品中，粒子被空氣﹑聚合物﹑玻璃和溶劑等介質所包圍，而這些介質的折射率通常比無機半導體低。光照射時，由於折射率不同產生了介面，鄰近奈米半導體表面的區域﹑奈米半導體表面甚至奈米粒子內部的場強比輻射光的光強增大了。這種區域性的場強效應，對半導體奈米粒子的光物理及非線性光學特性有直接的影響。對於無機-有機雜化材料以及用於多相反應體系中光催化材料，介電限域效應對反應過程和動力學有重要影響 上述的小尺寸效應﹑表面效應﹑量子尺寸效應﹑宏觀量子隧道效應和介電限域應都是奈米微粒和奈米固體的基本特徵，這一系列效應導致了納米材料在熔點﹑蒸氣壓﹑光學性質﹑化學反應性﹑磁性﹑超導及塑性形變等許多物理和化學方面都顯示出特殊的效能。它使奈米微粒和奈米固體呈現許多奇異的物理﹑化學性質。