纳米颗粒可以由金属、电解质和半导体，以及它们的复合物来制备。纳米颗粒具有重要的科学研究和实际应用价值，它显著不同于大块物质，也不同于单个原子或分子，但可搭起两者性质之间的桥梁。尺寸在10纳米以下的纳米颗粒又称量子点，这是由于其电子能级是显著量子化的。

纳米颗粒已经开始表现出大块固体的某些结构特征，但在物理性质上与大块固体仍有显著差异。大块物质总是有独立于其尺寸的稳定物理性质，但纳米颗粒的性质经常与尺寸以及形状有关。实际上材料性质将随着尺寸接近于纳米尺度而改变，这时表面原子的数目在体积中所占的比重将变得显著。所以一些特殊的、反常的性质在很大程度上来源于纳米颗粒材料的体积小但表面积大的缘故。

纳米颗粒的尺寸小，与电子的德布罗意波长相当，小于相位相干长度。电子被局限于一个体积十分狭小的空间，它的能级分布表现出不连续性，既不是宏观固体的准连续能带，又不同于微观系统的能级分布状况，表现为原大块固体的准连续能级产生的离散现象。根据久保理论，当（这里为玻耳兹曼常数，为温度），即当粒径很小时，纳米颗粒具有电荷守恒的性质。这是说从一个纳米颗粒取走一个电子或加进一个电子都是十分困难的，因为一个电子克服库仑力所需做的功特别大。

纳米颗粒的特殊性在于其表面效应和有限尺寸效应。研究得比较详细的是金属纳米颗粒。根据久保理论，纳米颗粒中由于电子数有限，电子能级间隔大于，也就是不同于大块固体的连续能带，能量取分立值。这样纳米颗粒将在比热、光吸收、磁性等方面表现出特殊性质。在纳米颗粒系统中已经观测到不少超出常规的物理性质，如金属纳米颗粒的表面等离子体共振，半导体纳米颗粒的量子受限，以及一些磁性纳米颗粒材料的超顺磁性。

实际上处理的往往不是单个的纳米颗粒，而是由大数目纳米尺寸颗粒构成的系统，即由纳米颗粒组成的块体，或由它们在空间有序排列而成的一维、二维、三维结构的聚合体。纳米颗粒系统表现出非常奇异的物理现象和物理效应，如金属纳米颗粒系统的光吸收远高于同样材料的大块固体，所以金属纳米颗粒系统的外观一般是深红色或黑色。由于颗粒形状的无规性，需要考虑颗粒系统的整体效应。可以预计不连续的能级是按一定概率分布的，因此需要引入能级统计的方法来计算颗粒聚集体的不同电子属性。

纳米颗粒可以是乳胶体、聚合物、陶瓷、金属或其他材料的颗粒。纳米颗粒越来越多的应用于光学、电子学、生物医学以及化妆品等生活领域中。纳米颗粒能够渗透到膜细胞中，并沿神经细胞突触、血管和淋巴血管传播。与此同时，纳米颗粒可能有选择性的积累在不同的细胞和细胞结构中。纳米颗粒的强渗透性，可在药物载体和显影剂的使用上提供有效性，但也对人体健康产生潜在威胁。关于纳米颗粒对人体健康危害的研究还不多。