量子點也稱半導體晶體。當半導體納米粒子的尺寸與其電子空穴半徑（約5~10nm）相接近時，由于電子波函數的量子限制效應，半導體納米粒子能帶的有效帶隙隨粒子的半徑減少而增加，導致吸收光譜和熒光光譜的藍移。光譜性質主要取決于半導體納米粒子的半徑大小，而與其組成無關。
通過改變粒子的大小可獲得紫外到近紅外范圍內任意點光譜。標記生物分子的量子點是一種核殼結構的物質，它是一種量子點為核，在其外部使用另一種材料形成表面的薄層，此結構可得到較高的發光率和較好的光化學穩定性。
與傳統的染色分子相比，量子點有許多優點。小的無機晶體能隨更多勵磁循環和光散發，而一般的有機分子隨力小且容易分解。所以，無機晶體的穩定性使研究人員能在更長是時間內觀察細胞在組織中的活動。
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