مقدمه
اولین اثر کاهش اندازه ذرات افزایش سطح است، افزایش نسبت سطح به حجم نانو ذرات موجب میشود که اتمهای واقع در سطح اثر بسیار بیشتری نسبت به اتمهای درون حجم ذرات بر خواص فیزیکی ذرات داشته باشند. این ویژگی واکنشپذیری نانو ذرات را بهشدت افزایش میدهد بهگونهای که ذرات بهشدت تمایل به آگلومره یا کلوخهای شدن داشته باشند.
به عنوان مثال در مورد نانو ذرات فلزی به محض قرارگیری در هوا به سرعت اکسید میشوند. البته این خاصیت مزایایی هم دربر دارد. به عنوان مثال با استفاده از این خاصیت میتوان کارایی کاتالیزورهای شیمیایی را به نحو موثری بهبود بخشید و یا در تولید کامپوزیتها با استفاده از این ذرات پیوندهای شیمیایی مستحکمتری بین ماده زمینه و ذرات برقرار کرد.
علاوه بر این افزایش سطح ذرات فشار سطحی را تغییر داده و منجر به تغییر فاصله بین ذرات یا فاصله بین اتمهای ذرات میشود. فاصله بین اتمهای ذرات با کاهش اندازه آنها کاهش مییابد. البته این امر بیشتر برای نانو ذرات فلزی صادق است. در مورد نیمه هادیها و اکسیدهای فلزی مشاهده شده است که با کاهش قطر نانو ذرات فاصله بین اتمهای آنها افزایش مییابد.
اگر اندازه دانه باز هم بیشتر کاهش یابد تغییرات شدید دیگری نیز رخ میدهد. از جمله این تغییرات آن است که اتمها میتوانند خودشان را در هندسههایی که در جامدات تودهای غیرممکن است، آرایش دهند.