バルク状金属ではバンド内に無数の電子エネルギー準位が存在するが、金属の体積がナノオーダーになると、エネルギー準位間隔が熱エネルギーを無視できないほど大きくなります。
これが低温で熱エネルギーより大きくなると（10nm粒子で1K、5nm粒子で10K）、絶縁体を通した金属-電極間のトンネル効果が抑制されます。
これがクーロン閉塞現象です。特に、構成原子数が400個（粒径 2nm程度）以下の金属ナノ粒子では、室温（293K: 0.025eV）でクーロン閉塞現象が起こります。