Praktycznie relatywnie mała przerwa energetyczna makromateriału półprzewodnikowego i duży promień Bohra ekscytonu pozwala na kontrolę przerwy energetycznej w szerokim zakresie.
W wyniku absorpcji promieniowania przez nanokryształ następuje przejście elektronu z pasma walencyjnego do pasma przewodzenia i powstanie sprzężonej pary elektron-dziura, zwanej ekscytonem. Promieniste przejście elektronu z pasma przewodzenia do pasma walencyjnego wiąże się z emisją fotonu (luminescencją) o określonej energii. Zmiana przerwy energetycznej nanomateriału półprzewodnikowego przekłada się na zmianę koloru luminescencji. Jednak nanokryształy większości nieorganicznych półprzewodników ze względu na obecność defektów powierzchni charakteryzują się niewielką wydajnością kwantową luminescencji. Wprowadzenie warstwy drugiego półprzewodnika (otoczki) na nanokrystaliczny rdzeń redukuje defekty powierzchniowe, co przekłada się na wzrost wydajności kwantowej.
Warunkiem otrzymania nanokryształów o budowie rdzeń/otoczka jest podobieństwo sieci krystalicznej obu półprzewodników.