尺寸依賴性質

我們通常以為，把材料切成更小的塊並不會改變它是什麼——一小片金子仍然是金子，顏色和熔點都跟一根金條一樣。這條令人安心的規則，在日常尺寸下是成立的，但一旦碎塊縮到幾奈米，它便悄悄失效。在那裡，同一種物質會改變顏色、改變熔點、甚至改變它的化學反應方式，僅僅因為它變小了。

尺寸依賴性質，指的是材料中任何隨碎塊大小而變、而不只隨它由什麼構成而變的性質。在奈米尺度上，有兩種效應在起作用。其一，在一顆微小的晶粒裡，很大一部分原子坐在表面而非埋在內部，而表面原子的行為不一樣，這能降低熔點、加快化學反應。其二，把電子限在小空間裡會把它們的能級拉開，從而改變材料所吸收和發出的光的顏色。

這之所以重要，是因為尺寸成了一個設計旋鈕：除了改變奈米顆粒的尺寸之外什麼都不動，工程師就能調出一種顏色、一種反應活性、或一種熔化行為，以滿足從醫學影像標記到催化劑的種種需求。誠實的提醒是：這並不是什麼神奇的煉金術——原子沒有變，物質還是那種物質；變的是當這麼多原子坐在表面、或它們的電子被擠壓時，這些沒變的原子集體表現出的行為。