什麼是奈米粒子的熔點下降
奈米粒子因表面能的貢獻，熔點比塊材低的現象。熔點的下降量大致與粒徑成反比，在數nm的粒子中變得明顯。
日文名稱: ナノ粒子の融点降下
「奈米粒子的熔點下降」出現在1領域的1道練習題中（奈米材料等）。
這個名詞所屬的領域: 奈米材料
會發生什麼
將金屬或半導體的粒子縮小到數nm時，會在比塊材熔點低得多的溫度熔化。以金為例，已藉電子繞射等方法確認，直徑數nm的粒子會在比塊材熔點（1337 K）低數百K的溫度熔化。熔點通常被當作物質固有的常數，但在奈米粒子中成為隨大小改變的量。在燒結、觸媒劣化、接合溫度等加熱使用奈米粒子的場合，若套用塊材的值，可能做出錯誤判斷。
與粒徑成反比的原因
固體與液體何者穩定，由自由能的大小決定，而粒子還要加上表面與界面的能量。表面相對於體積的比例與粒徑成反比，因此熔點的下降量也大致與粒徑成反比，可寫成 Tm(d) = Tm∞(1 − β/d) 的形式（β是由物質與條件決定的長度）。由此關係可估計，直徑10 nm時下降5%的粒子，在5 nm時約下降10%，20 nm時約下降2.5%。粒徑越小，下降越急遽變大，因此在數nm的範圍特別明顯。
與類似現象的差異
其機制與溶液的凝固點下降不同。凝固點下降是因溶質溶入使液體側的化學勢降低而發生，由溶質濃度決定。奈米粒子的熔點下降，即使是純物質也只因大小而發生。此外，奈米粒子從表面開始熔化（表面熔化），因此熔化多半不是在單一溫度而是在一個範圍內進行，熔解熱也變小。另一方面，也有報告指出，以同調界面埋在熔點較高物質中的粒子，會出現到高於塊材熔點才熔化的過熱現象。
對低溫燒結與耐熱性的影響
熔點下降時原子容易移動，因此奈米粒子在遠低於塊材熔點的溫度就會燒結。塗布銀或銅奈米粒子的墨水或膏，在較低溫度加熱以形成配線或接合部的技術，就是利用此性質。燒結形成的配線或接合部已不再是小粒子，使用中顯示接近塊材的耐熱性，這也是優點。反之，在金屬奈米粒子觸媒中，即使在使用溫度下粒子也會移動、合併而粗化，表面積減少而容易失去活性，因此會採取加強與載體結合等對策。
練習奈米粒子的熔點下降的題目
金、錫等金屬的奈米粒子，在粒徑縮小到數nm時，會在低於塊材熔點的溫度熔化。這種熔點下降的主要原因，下列何者正確？
- A表面原子的比例增加，表面能使固體的自由能升高，因此液體在較低溫度下就較穩定
- B粒徑到數nm時，量子尺寸效應使能隙變寬，金屬鍵減弱而原子容易移動，因此容易熔化
- C粒子越小，每個原子的熔解熱越大，只要較少的加熱就能從表面到內部一口氣進行熔化
常見問題
熔點下降從多大的尺寸開始變得明顯？
下降量大致與粒徑成反比，因此粒徑越小越急遽變大。數十nm的粒子下降很少，但低於10 nm左右開始變大，數nm時也有比塊材低數百K的例子。從多大開始成為問題，依物質與用途而定。
奈米粒子的凝固點也會下降嗎？
會。液態奈米粒子凝固的溫度，也因相同理由比塊材低。此外，小粒子中不易產生晶核，因此常在遠低於熔點的過冷狀態下維持液態，熔化與凝固的溫度差容易變大。
以熔點低的奈米粒子製作的接合部，不會在低溫熔化嗎？
燒結後粒子大幅相連，表面的比例變小，因此熔點接近塊材的值。所以在低溫接合後，即使在高於接合溫度下也能使用。但燒結不充分而殘留微細粒子或空隙時，使用中組織可能改變。
解析中的「奈米粒子的熔點下降」
量子尺寸效應是電子能階的問題，並不是金屬熔點下降的主因。
金、錫等金屬的奈米粒子，在粒徑縮小到數nm時，會在低於塊材熔點的溫度熔化。這種熔點下降的主要原因，下列何者正確？