納米技術不僅僅是在更小的尺寸上工作，相反，在納米尺度上工作使科學家能夠理解和利用在這個尺度上出現的材料的獨特物理、化學、機械和光學等等特性。

量子效應占主導地位的尺度

當創建尺寸約為1-100納米的粒子時，材料的特性可能會與更大尺度的特性發生顯着變化。這是量子效應可以支配粒子行為和性質的尺度。納米尺度的量子效應的一個迷人而強大的結果是特性“可調性”的概念。也就是說，通過改變粒子的大小，科學家可以從字面上微調感興趣的材料特性。在納米尺度上，熔點、熒光、電導率、磁導率和化學反應性等特性會随着顆粒大小的變化而變化。

納米級金說明了在納米級發生的獨特特性。根據顆粒的大小，納米級金會呈現紅色或紫色。由于量子效應，金納米粒子與大尺度金粒子相比與光的相互作用不同。

表面行為發揮更大作用的尺度

納米級材料的表面積與體積比遠大于散裝材料。随着單位體積表面積的增加，材料會變得更具反應性。

一個簡單的思想實驗說明了為什麼納米粒子具有非常高的表面積。一個邊長為1厘米的固體立方體的表面積為6平方厘米，大約等于半塊口香糖的一側。但是，如果在1立方厘米的體積中填滿邊長為1毫米的立方體，那将是1,000毫米大小的立方體（10 x 10 x 10），每個立方體的表面積為6平方毫米，總計表面積為60平方厘米——比信用卡略大。當1立方厘米充滿微米大小的立方體時——一萬億（1012) 其中每個的表面積為 6 平方微米——總表面積為6平方米，或略小于一輛小型汽車的占地面積。當那一立方厘米的體積充滿1納米大小的立方體時——1021其中，每個面積為6平方納米，它們的總表面積達到6000平方米。換句話說，一立方厘米的立方納米粒子的總表面積甚至比足球場的面積還要大！由于這種更高的表面積，更多的材料暴露在周圍環境中，這可以極大地加速這些材料的化學反應或反應性。納米結構材料中更大的表面積和更高的反應性的一個好處是它們有助于創造更好的催化劑。催化的一個日常例子是汽車中的催化轉換器，它可以清潔廢氣并減少空氣污染。納米級催化劑的更高表面積使現代催化轉化器在催化轉化器中使用的貴金屬比以前實現相同減少污染氣體所需的貴金屬少得多。工程師們正在利用納米級反應性的提高來設計更好的電池、燃料電池和催化劑，以實現更清潔、更安全的能源生産和存儲系統。

生物學發生的規模

幾千年來，大自然在納米尺度上完善了生物學藝術。細胞的許多内部運作自然發生在納米級。例如，血紅蛋白是一種通過身體攜帶氧氣的蛋白質，其直徑為5.5納米。一條DNA鍊是生命的組成部分之一，直徑隻有2納米左右。

利用生物學的自然納米尺度，許多醫學研究人員正緻力于設計比傳統方法更精确和個性化的工具、治療方法和療法。納米藥物制劑可以設計為将治療劑直接輸送到體内的特定部位，這可以降低達到治療效果所需的劑量并減少不良副作用。納米材料還被用于開發負擔得起且易于使用的診斷和監測設備，适用于包括葡萄糖監測、妊娠試驗和病毒檢測在内的廣泛應用。先進的納米材料用于改善假肢材料的化學、物理和機械性能，其優點包括更好的生物相容性、強度重量比、

其他領域也受益于對天然納米技術的理解。一些科學家正在探索使用分子自組裝、自組織和量子力學來創建新的計算平台。其他研究人員正在使用納米材料開發受自然啟發的人工光合作用系統來利用太陽能。