量子点是半导体的纳米颗粒，可以调成彩虹的颜色。自从20世纪80年代他们发现纳米颗粒以来，这些纳米颗粒就展现了其应用于各种新技术的诱人前景，包括漂白照明材料、太阳能电池量子计算机芯片、生物标记，甚至激光和通信技术。
但是存在一个问题：量子点经常闪烁。
这种科学家所谓的荧光间歇性，抑制了量子点许多潜在的应用领域。可疑的光源不能使激光和逻辑门正常工作。量子点能吸收特定颜色的光，但由于闪烁背后的机制，它们不能有效地在光电上吸收阳光。
芝加哥大学（University of Chicago）的科学家在国家能源研究科学计算中心（National Energy Research Scientific Computing Center，NERSC）进行了相关计算，它们使用模拟硅量子点探索硅量子点中神秘的闪烁原理。相关结果于2015年2月28号发表在了Nanoscale上，这促进了科学家们对其中原理的进一步了解，并可能有助于决相关问题。
量子点，即所谓的纳米晶体、纳米粒子和纳米点，具备其他粒子不具备的良好性质。
如果激发量子点，它会发出一个特定颜色的光。可以通过调节原子的不同宽度，使其发出不同的颜色光。点越小，光的颜色越蓝；点越大，光的颜色越红。通过调整量子点，使其吸收特定波长的光，这个特性可以用于太阳能电池。
相比之下，大部分半导体的分子结构决定了发出和吸收光的颜色（或能量）。所以，由某种材料制成的发光二极管（LED）可能发出绿光也可能发出红光。要得到不同的颜色，必须使用不同的材料。同样，太阳能电池使用不同的材料层来捕获各种波长的光。
那么，为什么半导体纳米晶体的性能与相同材料的更大晶格会有很大不同？原因在于大小。人造的晶体只包含少量的原子，量子点很小，以至于他们只存在于牛顿物理学和量子之间的模糊地带，有时会违背这样或者那样的定律，从而产生不同的效果。
尽管大部分的晶体半导体会失去和重获电子（这就是它们的充电过程），量子点的电子仍会束缚在量子点内部，这种状态被称为量子约束。当量子点的电子与光相互作用时，他们会产生一个过渡并跳（量子方式）到其他状态，这种状态在正常情况下是不会产生的。最小跳的能量叫做能量差，这样的差距可以摆脱多余能量的电子，跳跃到低能量状态时，理想状态下会以光的形式（或光伏发电）释放能量。因此，材料的半径决定这些点可以吸收和释放的能量。
为了研究闪烁实质，该团队使用涂有二氧化硅的模拟硅（Si）纳米颗粒，并配置了各种缺陷。从三种不同的潜在缺陷状态入手，他们在Hopper超级计算机上利用量子咖啡科学包（克雷XE6）计算氧化硅纳米颗粒的光学和电子特性。
为了进行计算，研究小组首先构建了虚拟模型。他们计算了晶体硅氧化物（SiO₂）矩阵和插入不同大小的硅量子点中雕刻虚拟孔的数量，计算退火和冷却周期，来创建量子点和SiO₂矩阵之间更现实的接口。最后，通过删除所选定的几个原子，引进了在量子点表面的悬空键缺陷。
有时一个电子可以束缚在材料中，使一个点可以被嵌入，硅在这种情况下给点正电荷。只有当电子仍然被困在纳米点表面且使它带正电或者负电时，它才会衰退，而且不会辐射光。芝加哥大学研究生Nicholas P. Brawand（论文作者之一）表示：所以，当点带正电时才会发光。当它呈中性或者负电时，我们希望它呈暗状态。
闪烁状态之外。
为了得到研究结果，研究人员必须制定量子点的现实基本模型，利用科学原理计算它们的属性，即科学家所谓的ab intio（拉丁语基础）计算。对于Hopper来说，这些计算需要10万小时以上的处理时间。Vrs表示：得到这些结论需要必要的计算。没有国家能源研究科学计算中心的资源，我们不能完成这些工作。
芝加哥大学分子工程研究所电子结构和模拟部门的Liew家庭教授Giulia Galli（论文作者之一）表示：我们的结果是第一次利用基础计算方法证明纳米硅粒子表面的悬挂键可以充当高效无辐射复合中心的作用。我们的结果充分验证了悬空键缺陷在部分光子和光电设备中的作用。
此外，研究人员的技术可以用来解决太阳能电池中的缺陷。Vrs表示：捕获导致闪烁的微小物理机制，会限制太阳能电池的效率。
