در اندازه نانو خواص ذرات تنها به نوع ماده بستگی ندارد و اندازه و شکل ذرات نيز بر خواص آنها تأثير دارد. تعریف های گوناگونی در مورد اندازه نانو مطرح شده است، اما باید به این نظریه اشاره کرد که اندازه نانو محدوده ای از اندازه مولکول ها و مواد است که در این محدوده، مواد خواص بی مانند یا به طور کیفی متفاوتی با ذرات بزرگتر از خود دارند. بیشتر نمونه هایی که این خواص را دارند، دارای اندازه ای در محدوده کوچکتر از ۱۰۰ نانومتر هستند. زیرا در این محدوده، اندازه ذرات به اندازه آن ها در شرایط مولکولی پایدار نزدیکتر است. از خصوصیاتی که در اندازه های زیر ۱۰۰ نانومتر تغییر می کند سطح ویژه است. از نظر کیفی فاکتورهای دیگری نیز وجود دارند که در تعیین این خصوصیات دخالت دارند مانند نسبت اتم های سطحی به اتم های توده و قسمتی از حجم ذره که شامل ضخامت محدوده لایه سطحی است(حجم سطحی). افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم که به تدریج با کاهش اندازه ذره رخ می دهد، باعث غلبه یافتن رفتار اتم های واقع در سطح ذره به رفتار اتم های درونی می شود. این پدیده بر خصوصیات ذره در حالت جداگانه و بر تعاملات آن با دیگر مواد اثر می گذارد. افزایش سطح، واکنش پذیری نانوذرات را به شدت افزایش می دهد زیرا تعداد مولکولها یا اتمهای موجود در سطح در مقایسه با تعداد اتمها یا مولکولهای موجود در توده نمونه بسیار زیاد است، به گونه ای که این ذرات به شدت تمایل به آگلومره یا کلوخه ای شدن دارند. به عنوان مثال در مورد نانوذرات فلزی، به محض قرار گیری در هوا، به سرعت اکسید می شوند. در بعضی مواقع برای حفظ خواص مطلوب نانوذرات، جهت پیشگیری از واکنش بیشتر، بایستی یک پایدار کننده به آنها اضافه کرد تا در برابر سایش، فرسودگی وخوردگی مقاوم باشند.

البته این خاصیت مزایایی هم در بر دارد. مساحت سطح زیاد، عاملی کلیدی در عملكرد کاتالیزوها و ساختارهایی همچون الکترودها می باشد. به عنوان مثال با استفاده از این خاصیت می توان کارایی کاتالیزورهای شیمیایی را به نحو مؤثری بهبود بخشید و یا در تولید نانوکامپوزیت ها با استفاده از این ذرات، پیوندهای شیمیایی مستحکم تری بین ماده زمینه و ذرات برقرار شده و استحکام آن به شدت افزایش می یابد. علاوه بر این، افزایش سطح ذرات، فشار سطحی را کاهش داده و منجر به تغییر فاصله بین ذرات یا فاصله بین اتم های ذرات می شود. تغییر در فاصله بین اتم های ذرات و نسبت سطح به حجم بالا در نانوذرات، تأثیر متقابلی در خواص ماده دارد. تغییر در انرژی آزاد سطح، پتانسیل شیمیایی را تغییر می دهد. این امر در خواص ترمودینامیکی ماده (مثل نقطه ذوب) تأثیر گذار است.

یکی دیگر از این مثال ها محدوده کوانتومی است که با کاهش اندازه ذرات، شكاف انرژي [1] افزایش یافته، باعث بوجود آمدن برخی ویژگی های مفید برای مثال در فتوکاتالیست های نیمه هادی می شود

 

علاوه بر این، کوچک تر بودن ابعاد نانوذرات از طول موج بحرانی نور، آنها را نامرئی و شفاف می نماید. این خاصیت باعث شده است تا نانوذرات برای مصارفی چون بسته بندی، مواد آرایشی و روکش ها مناسب باشند.

كوچك تر بودن ابعاد نانوذرات از طول موج بحراني نور، آنها را نامرئي و شفاف مي نمايد. اين خاصيت باعث شده است تا نانوذرات براي مصارفي از قبيل بسته بندي، مواد آرايشي و روكش ها مناسب باشند.

  از جمله كاربردهاي ديگر نانوذرات و پوشش‌هاي عامل حاصل از آنها می توان به مواد فوق‌العاده سخت، كامپيوترهاي فوق‌العاده سريع، سطوح دافع آلودگي، درمان‌هاي جديد براي سرطان، پوشش‌هاي مقاوم در برابر خراش و پيل‌هاي سوختي دارای كاتاليزورهاي مؤثرتر اشاره کرد. خصوصيت مورد نظر ذره با اندازه آن تغيير مي‌كند و كنترل توزيع اندازه ذرات در هنگام توليد تعيين كننده كيفيت محصول مي‌باشد. اثر كاهش اندازه برخصوصيات ذرات بدين صورت است كه با كاهش اندازه :

                 · فعاليت كاتاليزوري افزايش مي‌يابد (Pt در ₃O₂Al).

                 · استحكام مكانيكي زياد مي‌شود (كربن در لاستيك‌ها).

                 · هدايت الكتريكي سراميك‌ها زياد مي‌شود (₂CeO).

                 · هدايت الكتريكي فلزات كم مي‌شود (مس، نيكل، آهن، كبالت و آلياژهاي مس).

                 · خاصيت پارامغناطيسي خيلي زياد مي‌شود (₃O₂Fe).

                 · سختي و استحكام فلزات و آلياژها افزايش مي‌يابد.

                 · سختي و شكل‌پذيري سراميك‌ها زياد مي‌شود. (₂TiO).

·  انتقال طيف جذب نقطه‌هاي كوانتومي (نانوذراتي كه تمام ابعادشان كمتر از nm10 است) به سمت طول موج كوتاهتر بيشتر مي‌شود.

---

[1]- Bandgap