在宏观世界的常识中，材料不变的情况下，一根线越细，它的强度就越低，越容易被扯断，那么为什么当一根线细到肉眼不可见的纳米级别时，它反而拥有了极高的强度，甚至足以切割钢铁呢？这其实就是纳米效应。

纳米本质上是一种长度单位，1纳米就等于0.001微米，而通常所说的纳米尺度指的就是1纳米到100纳米之间的尺寸。显然，纳米尺度下的物质已经小到了肉眼不可见的程度，所以大多数人对于纳米的最直观印象就是小，但科学家研究纳米可并不是因为纳米小，而是因为纳米效应。

什么是纳米效应呢？简单来讲就是在纳米尺度下，物质会表现出不同于宏观尺度下的特性。

比如在宏观尺度下非常容易扯断的细丝，一旦细到了纳米尺度，反而变得异常坚硬。为什么会这样呢？我们知道，所有的物质都是由原子或分子组成的，那么一个个独立的原子为什么能够聚合在一起形成宏观物质呢？依靠的是一种原子间的作用力，这种作用力就被称之为化学键。化学键本质上是一种电磁力，它有几种不同的常见形式，即共价键、离子键和金属键。

原子是由原子核与核外电子组成的，当两个原子结合在一起的时候，它们会共享电子，而这些电子也倾向于待在两个原子核中间，这种情况就被称之为共价键。

我们所熟悉的金刚石就是碳原子通过共价键的形式结合而成的，这样的物质通常缺乏弹性和延展性，一旦原子因强大的外力作用而离开原有的位置，便会断裂破碎。当两种原子结合在一起时，电子总是倾向于待在一个原子核周围而疏远另一个原子核，这种情况就被称之为离子键，比如生石灰就是一种离子键物质。

当大量的原子结合在一起，而电子在原子核之间自由穿梭，这种情况就被称之为金属键，所有的金属都是金属键物质。

当这种物质因强大的外力而使原子核离开原有的位置时，弥散在原子核周围的电子依然能够提供足够的电磁力，所以物质不会断裂破损，这就是为什么金属物质可以被改变形状的原因了。一种物质的性质是由组成它的原子和原子之间的结合方式共同决定的，但是在一种物质中，存在着两类不同的原子，物质内部原子和物质表层原子。

为什么物质内部原子和物质表层原子不同？

因为在物质的内部，每一个原子周围都聚集着其它原子，每个原子与周围的原子之间都存在着化学键，而在物质的表层，原子至少在一个方向上是没有其它原子的，是暴露在外的，所以化学键的数量就少，因此表层原子比内部原子更加活泼，这使得表层原子会表现出与内部原子不同的性质。在宏观尺度下，物质的表层原子占物质总原子数量的比重是非常小的，所以物质的特性是由内部原子的性质决定的，表层原子的作用可以忽略不计。

当物质小到纳米尺度时，情况就变得不一样了，表层原子的比重将会变得非常高，甚至所有的原子可能都是表层原子，于是物质的性质也就变得不同。

以纳米细丝为例，因化学键结合而成的原子是非常坚固的，很难被扯断，在宏观状态下，细线之所以容易被拉断，是因为细线上不可避免的会存在缺陷，而在拉扯时，作用力会集中在这些缺陷上而导致细线断裂。然而在纳米尺度下，缺陷不存在了，强度自然也就大幅增强了。