Эффект связан с тем, что при уменьшении размера полупроводникового кристалла наблюдается увеличение ширины запрещенной зоны. При этом для возбуждения электронов из валентной зоны в зону проводимости требуется большая энергия поглощенного кванта, и, как следствие, наблюдается смещение края полосы поглощения.

Для описания эффекта голубого сдвига было предложено несколько моделей. Исторически первой была модель, предложенная в [1] для описания голубого сдвига, обнаруженного для наночастиц CuCl₂, синтезированных на поверхности пористого стекла. Модель рассматривает носители заряда (электроны и дырки), образующиеся при поглощении кванта света, как частицы в потенциальной яме. Размер потенциальной ямы, в свою очередь, соответствует размеру наночастицы.

Эффект влияния размера наночастиц проявляется и при обратном процессе — рекомбинации электрона и дырки с испусканием излучения (люминесценции), длина волны которого также зависит от размера частиц. Наиболее ярко эффект голубого сдвига проявляется при уменьшении размера кристалла до размеров, близких к радиусу экситона в массивном полупроводнике (2–30 нм), такие частицы называют квантовыми точками.

В наночастицах может наблюдаться переход от сформировавшейся зонной структуры к дискретным электронным уровням (см. рис.), что приводит к трансформации края полосы поглощения в пик поглощения при уменьшении размера частиц.