Μια κβαντική κουκκίδα είναι ένα σωματίδιο που έχει μέγεθος κατά προσέγγιση ένα νανόμετρο και έχει τις ιδιότητες απεικόνισης ενός ημιαγωγού. Ένας ημιαγωγός είναι ένα στερεό υλικό που έχει κάποια ποσότητα ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Το πυρίτιο είναι ένα από τα πιο δημοφιλή υλικά που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία μιας κβαντικής κουκκίδας.
Το μέγεθος της κβαντικής κουκκίδας, το ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου, μπορεί να την κάνει να εμφανίζει ασυνήθιστες ιδιότητες που δεν υπάρχουν σε μεγαλύτερα δείγματα ενός ημιαγωγού υλικού. Αυτές οι ιδιότητες θα μπορούσαν να έχουν κάποια οφέλη για τον άνθρωπο, συμπεριλαμβανομένης, αλλά χωρίς περιορισμό, της παραγωγής ενέργειας και φωτός. Σε αντίθεση με ορισμένες μορφές νανοτεχνολογίας, η κβαντική κουκκίδα δεν είναι θεωρητική. Έχει δημιουργηθεί σε πραγματικό περιβάλλον.
Το κλειδί για την κβαντική κουκκίδα βρίσκεται στα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν μία από τις δύο ζώνες στον κρύσταλλο ενός υλικού. Παρέχοντας τα κατάλληλα ερεθίσματα, ένα ηλεκτρόνιο, ή ίσως περισσότερα από ένα, μπορεί να ενθαρρυνθεί να μετακινηθεί από τη μια ζώνη στην άλλη. Καθώς μετακινείται από τη μια ζώνη στην άλλη, δημιουργεί μια τρύπα, η οποία είναι θετικά φορτισμένη. Μαζί, η οπή και το ηλεκτρόνιο αναφέρονται ως εξιτόνιο.
Το ηλεκτρόνιο και η οπή στο εξιτόνιο κρατούν κανονικά την απόσταση μεταξύ τους. Αυτό ονομάζεται Exciton Bohr Radius. Ωστόσο, εάν ο κρύσταλλος μειωθεί σε μέγεθος, γεμίζει αυτό το κενό. Μόλις συμβεί αυτό, αλλάζει την ικανότητα του κρυστάλλου να απορροφά και να εκπέμπει ενέργεια. Σε αυτό το σημείο δημιουργείται η κβαντική κουκκίδα. Μπορούν να ληφθούν διαφορετικά χρώματα μειώνοντας ή αυξάνοντας το μέγεθος της κβαντικής κουκκίδας.
Η κβαντική κουκκίδα έχει πολλές διαφορετικές εφαρμογές. Πολλαπλές κβαντικές κουκκίδες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δίοδοι εκπομπής φωτός σε οθόνες πινακίδων, χρώση κυττάρων για παρατήρηση της επιστήμης της ζωής, ακόμη και μελάνια που μπορούν να βοηθήσουν στον εντοπισμό πλαστών. Μια άλλη εφαρμογή ασφαλείας που θα μπορούσε σύντομα να υλοποιηθεί είναι η φωταύγεια σκόνη, η οποία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό παραβατών σε απαγορευμένες περιοχές.
Όπως και οι οπτικές ίνες, οι κβαντικές κουκκίδες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη μετάδοση δεδομένων. Ορισμένες εκτιμήσεις υποδηλώνουν ότι η μεταφορά δεδομένων με χρήση κβαντικών κουκκίδων θα μπορούσε να είναι εκατομμυρίων φορές μεγαλύτερη σε σχέση με τις τυπικές συνδέσεις Ethernet.
Αν και αυτές είναι μερικές από τις εφαρμογές αιχμής, υπάρχουν και πιο συνηθισμένες. Οι κβαντικές κουκκίδες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως πηγή φωτός σε κτίρια ή ακόμα και ως φωτισμός για οθόνες υπολογιστών.