نانوذرات
تجمعی از واحدهای سازنده (اتم یا مولکول) با اندازه‌ای بین 1 تا 100 نانومتر را نانوذرات می‌گویند. از لحاظ تعداد اتم، معمولاً ذراتی که بین 10 تا 106 اتم دارند را نانوذرات می‌گویند. ذراتی که بین 1 تا 10 اتم دارند، معمولاً مولکول‌ها هستند. البته در بعضی موارد مخصوصاً در مورد مولکول‌های زیستی، مولکول‌هایی پیدا می‌شود که تا 25 اتم نیز دارند.
با تغییر اندازه نانوذرات در محدوده 1 تا 100 نانومتر، نسبت سطح به حجم و فاصله ترازهای انرژی تغییر می‌کند. این دو متغیر عامل بسیاری از تغییر خواص و ویژگی‌ها هستند. به عبارت دیگر با کنترل اندازه نانوذرات می‌توان خواص آن‌ها را کنترل کرد.
خواص و ویژگی‌های نانوذرات به طور کلی به جنس و اندازه آن‌ها بستگی دارد و کاربردهای بسیار زیادی در صنایع گوناگون دارند که بررسی همه آن‌ها امکان‌پذیر نیست. همه خواص و ویژگی‌هایی که در نانوذرات ایجاد می‌شود را می‌توان با دو عامل افزایش سطح نسبت به حجم و گسسته شدن ترازهای انرژی توجیه کرد.
خواص نوری
وقتی نور به یک اتم برخورد می‌کند، ممکن است جذب، بازتاب یا عبور کند. در صورتی که انرژی فوتون نور فرودی برابر با فاصله بین ترازهای انرژی اتم باشد، الکترون‌های موجود در ترازهای انرژی اتم، انرژی نور را جذب و به ترازهای انرژی بالاتر برانگیخته می‌شوند. با تغییر اندازه نانوذرات فاصله ترازهای انرژی در آن‌ها تغییر می‌کند. هر چه اندازه نانوذرات کوچک‌تر شود، فاصله بین ترازهای انرژی بیشتر می‌شود و هر چه اندازه بزرگ‌تر باشد، فاصله بین ترازهای انرژی کمتر می‌شود.
رنگ‌های مختلف نانوذرات شکل زیر در ابعاد مختلف، نشان از تفاوت در فاصله بین ترازهای انرژی آن‌ها دارد. در شکل زیر رنگ نانوذرات طلا و نقره در ابعاد مختلف و تصویر میکروسکوپ الکترونی آن‌ها در زیر هر کدام نشان داده شده است.
خواص مغناطیسی
در طبیعت سه عنصر آهن، نیکل، کبالت و ترکیب سایر عناصر با این سه عنصر خواص مغناطیسی دارند. عناصر یا ترکیبات دیگر به تنهایی خواص مغناطیسی ندارند. در دنیای اطراف ما آهن‌رباها و مواد مغناطیسی کاربرد بسیار زیادی دارند. از کاربردهای ساده مانند شیشه بالابرها و برف پاک‌کن اتومبیل‌ها، پرینتر، اسکنر، بلندگو و غیره تا کاربردهای بسیار پیچیده مانند موتورهای ژنراتورها و غیره. دلیل ایجاد خواص مغناطیسی در موادی که در ابعاد معمولی خواص مغناطیسی ندارند، افزایش بسیار زیاد سطح و ایجاد پیوندهای شکسته شده روی سطح است. در مقیاس نانو چون کسر اتم‌های روی سطح و پیوندهای شکسته شده خیلی زیاد است، باعث می‌شود اکثر مواد بتوانند خواص مغناطیسی داشته باشند.
خواص آنتی باکتریال
برخی از نانوذرات مانند نقره و طلا دارای خواص ضدمیکروب یا آنتی باکتریال هستند بدین معنی که میکروب‌ها نمی‌توانند روی آن‌ها رشد کنند. از این ذرات معمولاً در لوازم آرایشی، بهداشتی، نساجی و غیره استفاده می‌شود. از کاربردهای آن می‌توان به ساخت ژل‌های تمیزکننده دست بدون استفاده از آب، استفاده در صابون‌ها و شامپوها، استفاده در لباس‌ها و ساخت لباس‌های ضدمیکروب، استفاده در تجهیزات پزشکی و غیره اشاره کرد.
برخی دیگر از نانوذرات مانند اکسید روی یا اکسید تیتانیم خواص فوتوکاتالیسی دارند. این نانوذرات نیمه‌رسانا بوده و دارای یک گاف انرژی هستند. از این مواد معمولاً برای تصفیه آب‌ها و آلاینده‌ها استفاده می‌شود.
خواص کاتالیزگری
کاتالیزگر به ماده‌ای گفته می‌شود که باعث تغییر آهنگ واکنش شیمیایی (افزایش و یا کاهش) می‌شود اما خود در واکنش شیمیایی شرکت نمی‌کند. عاملی که در کیفیت و عملکرد کاتالیزگرها تأثیر زیادی دارد، متغیری به نام مساحت ویژه آن است. هر چه مساحت یک ماده کاتالیزگر بیشتر باشد، خواص کاتالیزگری آن مناسب‌تر است.
نانوذرات نیز به دلیل سطح بالایی که دارند می‌توانند به عنوان کاتالیزگر مورد استفاده قرار گیرند. البته خواص کاتالیزگری نیز مانند خواص مغناطیسی در ابعاد مشخصی اتفاق می‌افتد. بنابراین در بین نانوذرات با حجم مشخص، نانوذره‌ای که سطح بیشتری دارد، خواص کاتالیزگری مناسب‌تری از خود نشان می‌دهد.
غیر از موارد گفته شده، نانوذرات کاربردهای زیاد دیگری در صنایع مختلف پزشکی (دارورسانی و غیره)، اتومبیل (ضدبخار کردن شیشه‌ها، سبک کردن بدنه، مقاوم‌کردن لاستیک)، الکترونیک (ساخت ترانزیستورها) و غیره دارند.