量子點 （quantum dot）是準零維 （quasi-zero-dimensional） 的納米材料，由少量的原子所構成。粗略地說，量子點三個維度的尺寸都在 100nm以下，外觀恰似一極小的點狀物，其內部電子在各方向上的運動都受到局限，所以量子局限效應 （quantum confinement effect）特別顯著。由于量子局限效應會導致類似原子的不連續電子能階結構，因此量子點又被稱為「人造原子」（artificial atom）。科學家已經發明許多不同的方法來制造量子點，并預期這種奈米材料在二十一世紀的納米電子學 （nanoelectronics）上有極大的應用潛力。但并非小到 100 nm 以下的材料就是量子點，真正的關鍵尺寸是由電子在材料內的費米波長來決定。一般而言，電子費米波長在半導體內較在金屬內長得多，例如在半導體材料砷化鎵 GaAs （100）中，費米波長約 40nm，在鋁金屬中卻只有 0.36 nm。

領域一：能源領域的應用

量子點制備的初衷即為能源應用。隨著工業發展，當今能源需求日益増加，如何解決能源危機已經成為當前熱口。相較其它方面而言，太陽能屬于蘊藏量巨大且可再生資源，同時也是環保無污染資源。因此如何有效的開發太陽能電池是目前在能源利用方面千分重大的課題。目前最常見的珪晶太陽能電池受限于熱載流子的濃度，其上限很難超過32%，然而量子點作為窄帶隙材料，可以大幅度提高光能利用率，增加太陽能電池的轉化效率。量子點太陽能電池的優點是顯而易見的，一是量子點擁有較高的載流子遷移率，可以大幅度增加光電轉化效率；二是帶隙可調節，這不僅可以使激發光譜覆蓋太陽光譜，增加光能利用率，還可讓量子點在特定環境中工作。量子點在太陽能電池領域有著巨大的潛力與優勢。

領域二：在太陽能電池中的應用

量子點太陽能電池是第三代太陽能電池，也是目前最尖端、最新的太陽能電池技術之一。它主要通過兩個效應來大幅度增加光電轉換效率：第一個效應是來自具有充足能量的單光子激發產生多激子;第二個效應是在帶隙里形成中間帶，可以有多個帶隙起作用，來產生電子空穴對。此外，它還可通過其它效應，減緩熱電子-空穴對的冷卻、提高電荷載流子之間的俄歇復合過程和庫侖耦合、并且通過對于載流子進行三維限制，使躍遷過程不必滿足動量守恒，從而提高轉換效率。

量子點太陽能電池有著良好的應用前景，其中量子點敏化太陽能電池距離商業化應用最為接近，但真正意義上的量子點太陽能電池，還有待深入研究。

領域三：在顯示領域的應用

量子點技術能發揮用途的領域主要有：LED、太陽能電池和生物-醫學標記三個。但我個人認為真正能夠比較快的進入到人類生活的還是LED照明領域。

第一代量子點技術的應用是”光致發光“元件。在藍光LED前面加上分布有綠色和紅色量子點的膜，就可以發出液晶顯示器所需要的白色背光。量子點白光背光源和傳統白光背光源相比，紅、綠、藍三原色的色純度很高，在光譜圖中看就是有三個非常明顯的”峰“，而不是普通LED背光源那樣是一片平坦而連續的白光。

發光的量子點主要解決了傳統液晶顯示色域過小的致命問題。即便是目前行業里最新的BT2020色域，量子點理論上也可以做到接近100%?，F在市面上的量子點電視（聚合閱讀）機色域基本可以達到BT2020的65%-90%不等（普通液晶屏幕，包括蘋果手機屏幕，只能覆蓋50%左右的BT2020色域）。

領域四：在醫學領域的應用

量子點最有前途的應用領域是在生物體系中作為熒光探針。理想的熒光探針必須能夠與相應的細胞發生特異性的結合，通常熒光探針要滿足以下要求：

a）必須具有足夠的穩定性;

b）必須具有水溶性;

c）低毒或無毒，而且不損傷細胞;

d）必須具有足夠強的熒光以便能滿足于觀察和研究。

而利用量子點作為熒光探針恰恰具備了以上的所有特點。量子點技術，因其所擁有的獨特的標記特點，必將成為今后生物分子檢測的尖端技術，從而推動生物顯像技術和生物制藥技術的迅速發展，給疾病的診斷和治療帶來巨大進步。目前，結合流式細胞術，將量子點標記用于微流控芯片免疫分析也是一個方興未艾的研究方向。

領域五：生物領域的應用

量子點在生物上的應用最為廣泛也最為成熟，主要分為細胞成像和分子示蹤這兩方面。

細胞成像

現代醫學己經到了一個全新的高度，研充者不僅可以定量研究藥物的療效，甚至能夠實時監測藥物的作用機制，因此，相應的細胞標記技術便成了至關重要的技術手段。與傳統熒光材料相比，量子點具有寬吸收譜、窄熒光譜、高穩定性的特點，而能更好的應用于生物標記、細胞成像。

分子示蹤

相較于細胞標記，分子示蹤對技術要求更進一步。在實際臨床上，研究者不僅可以檢測細胞的動向，同時可以定向研究藥物在病體中的趨勢，具有實時分析的重要意義。