纳米材料呈现许多传统材料所不具备的奇异特性，首先是由于组成的纳米材料的纳米(0.1～100nm)微粒具有四大效应：

1、小尺寸效应。晶体周期性的边界条件被破坏；非晶态纳米微粒表面层附近原子密度减小，导致声、光、电、磁、热等特性发生变化。

2、表面效应。纳米粒子的粒径小，表面原子数增多，表面积和表面张力变大，原子配位不足，使纳米粒子具有很高的化学活性。

3、量子尺寸效应。当粒子尺寸降到某一值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级。能级间距发生分裂，必将导致纳米粒子宏观特性有显著不同。

4、量子隧道效应。微观粒子具有贯穿势垒的能力，称为隧道效应。研究发现宏观物理量如微颗粒磁化强度，量子相干器件中的磁通量也具有隧道效应。另外，纳米材料又存在组合引起的协同效应和量子偶合效应，而且纳米材料的许多奇异性能可以通过外场进行调控。