纳米微粒的基本物理效应主要包括小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和量子隧道效应。

当纳米微粒的尺寸与光的波长、电子德布罗意波长、超导相干波长和透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，其周期性边界条件被破坏，导致声、光、电、磁、热等特性发生变化。此外，纳米微粒的表面原子数增多，表面积和表面张力变大，使纳米粒子具有很高的化学活性，容易与其它原子结合。同时，随着粒子尺寸的减小，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级，导致纳米粒子磁、光、声、热、电以及C导电性与宏观特性有显著不同。

随着尺寸的减小，颗粒的比表面积迅速增大，当尺寸达到纳米级时，颗粒中位于表面上的原子占相当大的比例，颗粒具有非常高的表面能。人们把这种纳米材料显示的特殊效应称为表面效应。

纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例。表1中列出纳米Cu微粒的粒径与比表面积，表面原子数比例，表面能和一个粒子中原子数的关系。