許多科學家曾測量矽奈米晶體的發射光譜，但彼此得到的結果卻大不相同。美國Lawrence Livermore國家實驗室的化學家經由理論計算，成功地解釋了這些互相矛盾的實驗數據。
奈米奈米，可說是近年最熱門的研究主題。當物體的尺寸縮小至奈米的等級，許多物理、化學性質都會和大尺寸時有所差異。矽奈米晶體亦是其中當紅的材料，許多研究正如火如荼的進行中。矽晶體在入射光能量大於能隙時，即可吸收光子而將電子激發至較高的能階；然而處在激發態時，
其最穩定原子排列和基態時不同，晶體會轉為較穩定的形式而失去些許能量，使得電子回到最低能階時發射出的光子頻率比原來吸收的光子頻率要低一些，這個差值即稱為Stokes shift。(見圖) 許多研究者都曾測量了矽奈米晶體(silicon nanoctrystal)的發射光譜，但所量得的Stokes
shift值卻大不相同：有的結果顯示Stokes shift僅有0.2-0.3eV，有的結果則是隨著晶體大小不同而變化，另外的數據則顯示Stokes shift大於0.8eV，而且和晶體大小無關。實驗結果差異如此之大，使得科學家們也跟著很頭大。
最近Lawrence Livermore國家實驗室的化學家使用密度泛函理論(density functional theory)和量子蒙地卡羅法(quantum Monte Carlo calculations)，計算各種類型矽奈米晶體的能隙和Stokes
shift，結果發現這些特性和晶體的表面狀態很有關聯。依表面狀態不同可大致將奈米矽晶體分為三類：(1)表面被氫覆蓋的晶體，(2)表面是Si-O-Si架橋的晶體，(3)表面是Si=O鍵結的晶體。由於表面狀態不同，所產生的HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) 和LUMO (Lowest
Unoccupied Molecular Orbital) 在空間上各有不同的波函數分布，使晶體到達激發態後，原子排列改變的程度有大有小，即是Stokes shift差異的來源。第一類晶體隨著晶體由小變大，Stokes shift很快地由大變小；第二類晶體的Stokes
shift值很小，僅約0.2eV；第三類晶體則具有1.2eV的Stokes shift，且和晶體大小相關性不高。由於各實驗室在成長晶體時的條件不盡相同，所得晶體表面狀態往往也隨之相異，上面的計算結果成功的說明了實驗數據差異的來源。
理論計算所得的結果，雖可順利解釋各個數據之間的矛盾，但和實驗值之間仍有一點差距。研究人員表示，如能不受計算複雜度的限制，考慮更多的因素，建立較真實的模型以及使用更精確的演算法，所得的計算值可和實驗值相符合。
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