Một số hiện tượng trở nên rõ rệt khi kích thước của hệ thống giảm đi. Chúng bao gồm các hiệu ứng cơ học thống kê, cũng như các hiệu ứng cơ lượng tử, ví dụ như "hiệu ứng kích thước lượng tử " trong đó các đặc tính điện tử của chất rắn bị thay đổi với sự giảm kích thước hạt lớn. Hiệu ứng này không phát huy tác dụng khi đi từ kích thước vĩ mô sang vi mô. Tuy nhiên, các hiệu ứng lượng tử có thể trở nên quan trọng khi đạt đến phạm vi kích thước nanomet, thường là ở khoảng cách 100 nanomet trở xuống, điều này gọi là lĩnh vực lượng tử. Ngoài ra, một số đặc tính vật lý (cơ, điện, quang học, v.v.) thay đổi khi so sánh với các hệ thống vĩ mô. Một ví dụ là sự gia tăng diện tích bề mặt trên tỷ lệ thể tích làm thay đổi các tính chất cơ học, nhiệt và xúc tác của vật liệu. Sự khuếch tán và phản ứng ở kích thước nano, vật liệu cấu trúc nano và thiết bị nano có vận chuyển ion nhanh thường được gọi là nanoionics. Các đặc tính cơ học của hệ thống nano được quan tâm trong nghiên cứu cơ học nano. Hoạt tính xúc tác của vật liệu nano cũng mở ra những rủi ro tiềm tàng trong tương tác của chúng với vật liệu sinh học.
Một số hiện tượng trở nên rõ rệt khi kích thước của hệ thống giảm đi. Một ví dụ là sự gia tăng diện tích bề mặt trên tỷ lệ thể tích làm thay đổi các tính chất cơ học, nhiệt và xúc tác của vật liệu.