أدى تطور الإلكترونيات الدقيقة نحو أبعاد صغيرة للأدوات إلى أن تكون النماذج والنظريات والمقاربات التقليدية غير قابلة للتطبيق. في الحقيقة، تتكرر حالة أن يكون سلم الأطوال الموافق للعمليات الفيزيائية الأساسية من رتبة الأبعاد الهندسية للأداة، وذلك من أجل الأجسام التي تبلغ أبعادها 100 نانومتر أو أقل. وكذلك يكون سلم الزمن الأساسيالموافق للعمليات الفيزيائية من رتبة معاملات الزمن لعمل الأداة النانوية. وعليه، فإن النظريات والنماذج التي تؤسس الإلكترونيات النانوية في السلم النانوي، تصبح أكثر تعقيداً وتعتمد أكثر فأكثر على العلوم الأساسية.

بصورة عامة، تختلف القوانين التي تحكم الجسيمات والحقول المادية عن تلك التي تطبق على الظواهر الجهرية المألوفة كمركة كرة أو قطار، فعوضاً عن الميكانيك التقليدي الذي ينطبق على الظواهر الجهرية، يحدد ما يعرف بالميكانيك الموجي أو الميكانيك الكمومي حركة الجسيمات في العالم النانوي.

ان المبدأ المحوري الذي يؤسس للفيزياء النانوية هو أن كل مادة بما فيها الإلكترونات والنيوكلونات والحقول الكهرومغنطيسية تتصرف كأمواج وتجسيمات معاً. أي إن الثنائية موجة - جسيم هي خاصة مميزة لكل مادة.يبدو للوهلة الأولى أن خواص الجسيمات وخواص الجسيمات تتوافق بصعوبة. وتفهم الثنائية موجة جسيم متقدم في الفقرتين التاليتين عرضاً موجزاً للخواص الأساسية للجسيمات والأمواج المعروفة في الفيزياء التقليدية.