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宏观量子隧道效应特征
纳米微粒与纳米固体展现出一系列独特的宏观量子效应，包括量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应以及量子隧道效应。
这些效应源自纳米材料的特殊结构，如介电限域效应、表面缺陷等，它们导致纳米材料表现出与传统材料截然不同的性质。
例如，金属纳米粒子在低温下可能表现出绝缘性，而非导电；典型铁电体在纳米尺寸下可能转变为顺电体；铁磁性物质在纳米尺度下可能变为极强顺磁体；氮化硅纳米陶瓷表现出非共价键特征和极化界面；铂纳米粒子成为高效的催化剂；金属纳米粒子的光反射能力显著降低，吸收光的能力增强；纳米固体在宽谱范围内的光吸收表现出均匀性，纳米复合多层膜在特定频率范围内的吸收性能优异；纳米材料的力学性能也显著提高，如纳米Fe晶体的断裂强度提升明显；热学性质如比热和热膨胀系数也会发生变化；纳米Ag晶体的热交换效率和纳米磁性金属的磁化率和饱和磁矩均有显著提升。
这些奇异的物理和化学特性，使得纳米材料在许多领域展现出前所未有的性能优势。
宏观量子隧道效应是基本的量子现象之一，即当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒。
近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。
隧道效应宏观量子隧道效应
原子的微观世界中，每个元素的原子都有独特的光谱线，如钠的黄色光谱。
通过量子力学与原子模型的结合，能级的概念为这些现象提供了理解。
当众多原子组成固体时，单个原子的能级合并形成能带，由于电子数量众多，能带间的能量间距微小，看似连续。
基于能带理论，我们得以解释金属、半导体与绝缘体之间的差异。
对于介于原子与大块固体之间的超微颗粒，大块材料中的连续能带会被分割为离散能级，尺寸减小会导致能级间距增大，这在特定条件下会产生奇异现象，即量子尺寸效应。
例如，金属在超微颗粒中可能失去导电性，磁矩的性质与电子数的奇偶性相关，比热也会出现异常，光谱线甚至会向短波长移动。
因此，在低温下研究超微颗粒时，宏观规律不再适用，需要考虑量子效应。
量子隧道效应是粒子性和波动性在电子行为中的体现，近年来，一些宏观物理量如微粒磁化强度和量子器件中的磁通量也显示出类似效应，我们称之为宏观量子隧道效应。
量子尺寸效应和宏观量子隧道效应对于微电子和光电子器件的未来发展至关重要，它们可能设定了现有器件微型化的极限。
在制造半导体集成电路时，当电路尺寸接近电子波长时，隧道效应会导致电子逸出器件，导致传统电路设计的限制，比如经典电路的极限尺寸大约在0.25微米。
当前的研究已聚焦于利用量子效应开发的量子共振隧穿晶体管等新一代器件。
隧道效应由微观粒子波动性所确定的量子效应。
又称势垒贯穿。
考虑粒子运动遇到一个高于粒子能量的势垒，按照经典力学，粒子是不可能越过势垒的；按照量子力学可以解出除了在势垒处的反射外，还有透过势垒的波函数，这表明在势垒的另一边，粒子具有一定的概率，粒子贯穿势垒。
宏观量子隧道效应的波动性
电子具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。
近年来，人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，称之为宏观的量子隧道效应。
量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会是未来微电子、光电子器件的基础，或者它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限，当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应。
例如，在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无法正常工作，经典电路的极限尺寸大概在0．25微米。
目前研制的量子共振隧穿晶体管就是利用量子效应制成的新一代器件。
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