尺寸依赖性质

我们通常以为，把材料切成更小的块并不会改变它是什么——一小片金子仍然是金子，颜色和熔点都跟一根金条一样。这条令人安心的规则，在日常尺寸下是成立的，但一旦碎块缩到几纳米，它便悄悄失效。在那里，同一种物质会改变颜色、改变熔点、甚至改变它的化学反应方式，仅仅因为它变小了。

尺寸依赖性质，指的是材料中任何随碎块大小而变、而不只随它由什么构成而变的性质。在纳米尺度上，有两种效应在起作用。其一，在一颗微小的晶粒里，很大一部分原子坐在表面而非埋在内部，而表面原子的行为不一样，这能降低熔点、加快化学反应。其二，把电子限在小空间里会把它们的能级拉开，从而改变材料所吸收和发出的光的颜色。

这之所以重要，是因为尺寸成了一个设计旋钮：除了改变纳米颗粒的尺寸之外什么都不动，工程师就能调出一种颜色、一种反应活性、或一种熔化行为，以满足从医学影像标记到催化剂的种种需求。诚实的提醒是：这并不是什么神奇的炼金术——原子没有变，物质还是那种物质；变的是当这么多原子坐在表面、或它们的电子被挤压时，这些没变的原子集体表现出的行为。