Quantenpunkte bestehen aus so wenigen Teilchen, dass sie sich wie ein Atom verhalten, nicht wie ein Festkörper. In einem Atom gibt es nur bestimmte Energieniveaus, die ein Elektron einnehmen kann. Diese Niveaus entsprechen im Bohr’schen Atommodell den Schalen. Durch einfallendes Licht der passenden Energie kann ein Elektron für eine gewisse Zeit auf eine höhere Bahn gehoben werden – sendet das Elektron das Photon wieder aus, fällt es auf die tiefere Bahn zurück. Dagegen liegen in einem Halbleiter – als Beispiel für einen Festkörper – diese Energieniveaus wegen der vielen Elektronen so dicht beisammen, dass sie ein Band bilden. Einfallendes Licht kann dann ein Elektron aus dem tieferen Band (dem Valenzband) in das höhere Band (das Leitungsband) heben. Sendet dieses Elektron ein Photon aus, fällt es zurück ins Valenzband. Quantenpunkte sind so klein, dass sie wie ein Atom nur noch einzelne Energieniveaus haben. Daher werden Quantenpunkte auch als Quasi-Atome bezeichnet.
Eines der ältesten Beispiele für die Nutzung von Quantenpunkten sind farbenprächtige Gläser, wie sie in Kirchfenstern oder in Verzierungen von Kelchen zu finden sind. Denn schon vor 2000 Jahren war bekannt, dass Glas sich durch die Zugabe winziger Goldmengen intensiv färben lässt. Entscheidend war dabei neben der richtigen Temperaturbehandlung, dass das Gold in winzigen Teilchen vorlag – als Quantenpunkte. Diese Nanopartikel bestimmen durch ihre Größe, welchen Teil des Sonnenlichts sie verschlucken – und leuchten kräftig in der Komplementärfarbe.
