Quantum noktalar (QDs), yarı iletken özelliklere sahip, tipik olarak 2 ila 10 nanometre çapında olan nanoparçacıklardır. Nanometre ölçeğinde bu parçacıklar, kuantum sınırlama etkisi nedeniyle, klasik materyallerden farklı olarak boyutlarına bağlı değişkenlik gösteren optik özelliklere sahiptirler. Boyutlarının küçülmesiyle elektronlar üzerinde oluşan kuantum sınırlaması, parçacıkların belirli dalga boylarında ışık yaymasını sağlar. Küçük boyutlu kuantum noktalar kısa dalga boylarında (mavi), büyük boyutlu kuantum noktalar ise uzun dalga boylarında (kırmızı) ışık yayarlar. Bu özelleştirilebilir emisyon özelliği, biyomedikal görüntüleme teknolojilerinde yeni nesil çözümler sunmaktadır.

 Kuantum noktaların yüksek hassasiyetli hücre görüntülemesi alanında büyük ilerlemeler sağlanmıştır. Örneğin, kuantum noktaların gelişmiş fotostabilitesi sayesinde, ardışık çok sayıda odak düzlemi görüntüsü elde edilip yüksek çözünürlüklü üç boyutlu bir görüntüye dönüştürülebilir. 

Farklı boyutlardaki kuantum noktalar, kuantum sınırlaması nedeniyle farklı renkte ışık yayarlar. Kuantum noktalar, özellikle bant aralığı ayarlanabilirliği gibi ilginç optik özellikleri nedeniyle bilim dünyasında büyük ilgi görmektedir. Bir elektron iletim bandına uyarıldığında, değerlik bandında "hole" olarak adlandırılan bir boşluk bırakır. Bu zıt yüklü parçacıklar Coulombik etkileşimlerle bağlı olarak bir "eksiton" oluşturur ve aralarındaki mesafe, eksitonun Bohr yarıçapı ile tanımlanır. Eksiton Bohr yarıçapına benzer boyutlarda bir nano yapı içinde, eksiton yarı iletken içinde fiziksel olarak sınırlandığından, malzemenin bant aralığında bir artış meydana gelir. Bu bağımlılık Brus modeli ile öngörülebilir.