熔點下降（melting-point depression）

每個人都學過材料有固定的熔點——黃金在攝氏 1064 度熔化，就這樣。對一塊你拿得起來的金子來說這是對的。但把黃金縮成幾個原子寬的奈米粒子，它就會在低得多的溫度開始熔化，有時比教科書上的數值低好幾百度。原來熔點根本不是材料的固定常數；對非常小的晶體而言，晶體越小，熔點就一路往下滑。這種下滑就叫熔點下降。

原因直接來自表面。晶體表面的原子，用來固定它們的鄰居比埋在內部的原子少，因此束縛較鬆、較容易被搖鬆——熔化總是從表面開始。在大晶體裡，表面只佔整體極小一部分，所以幾乎不動熔點。但在奈米晶裡，很大一部分原子坐在表面上或表面附近，於是整顆粒子都比較容易熔化。熱力學把這化為定量：一顆半徑為 r 的粒子，其熔化溫度大致遵循 T_m(r) = T_m(塊材) 乘以（1 減去 C 除以 r），其中 C 是由表面能決定的小常數——這是吉布斯-湯姆森型的關係。這個 1 除以 r 意味著對大 r 而言下降可忽略，而當 r 縮到幾奈米時急劇增大。

這不是實驗室裡的奇聞——它主宰著奈米材料如何被製造與使用。奈米粒子墨水與膏體之所以能在塑膠基板承受得住的溫和溫度下燒結（熔合在一起），正是因為這些小粒子很早就熔化或聚併。它也設下了奈米元件在劣化前能被推到多小、多熱的極限，並乾淨而誠實地闡明了本領域的核心主題：在奈米尺度，表面能不是一個小修正——它甚至改寫了固體何時變成液體這麼基本的事。