原子失去或获得电子后所形成的带电粒子叫离子,例如钠离子Na+。带电的原子团亦称“离子”,如硫酸根离子。某些分子在特殊情况下，亦可形成离子。而负离子就是 带一个或多个负电荷的离子称为“负离子”，亦称“阴离子”。例如，氧的离子状态一般就为阴离子，也叫负氧离子。
在物理学中的，我们都知道，物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子是由原子核及围绕其旋转的电子组成，得到电子时显负电性，失去电子时显正电性，我们把正负电子运动现象称为离子现象。在自然状态下，空气分子的极性呈中性，即不带电荷。但在宇宙射线、紫外线、微量元素辐射、雷击闪电等作用下，空气分子会失去一部分围绕原子核旋转的Zui外层电子，使空气发生电离。逃逸原子核束缚的电子称为自由电子，带负电荷。当自由电子与其它中性气体分子结合后，就形成带负电荷的空气负离子。以上是自然现象中产生的负离子，随着人工负离子生成技术的产生和发展，据[1]和[2]等媒体报道，目前人工产生的负离子已达生态级负离子时代，可产生易于进入人体的小粒径负离子。
清华大学博导、中科院专家林金明教授所著的《环境健康与负氧离子》一书中如下定义：空气离子大小不一，按微粒直径大小的不同可分为小粒径负离子（0.001-0.003um）、中粒径负离子（0.003-0.03um）、大粒径负离子（0.03-0.1um）3类；（1纳米=0.000000001米1纳米=0.0000001厘米1纳米=0.001微米）其在单位强度（V/m）电场作用下的移动速度称之为离子迁移率，它是分辨被测离子直径大小的一个重要参数。空气离子直径越小，其迁移速度就越快，迁移率与离子大小的关系如图所示。离子迁移率是表达被测离子大小的重要参数。离子运动速度与离子直径成反比，而离子迁移率与离子运动速度成正比，故离子迁移率与离子直径成反比。空气离子按体积大小可分为轻、中、重离子三种。轻离子的直径约为0.000001cm，在电场中运动速度较快，为1～2cm2/V.S中、在自然界中或普通环境中迁移率大于0.4cm2/(V．s)为小粒径负离子，重负离子的直径约为0.0001cm，在电场中运动较慢，仅为0.0005cm2/V.S。在自然界中或普通环境中小于0.04cm2/(V．s)为大粒径负离子，中粒径负离子的大小及活动性介于轻、重离子之间。而其中的小粒径负离子，则有良好的生物活性，易于透过人体血脑屏障，进入人体发挥其生物效应。目前传统的负离子生成技术无法生成小粒径负离子，只有采用了负离子转换器技术、纳子富勒烯负离子释放器技术才能产生小粒径的负离子。
