Trong hơn 30 năm qua, việc nghiên cứu chế tạo các hạt tinh thể nano (NCs) đã được phát triển mạnh mẽ. Vật liệu kích thước nano có các tính chất quang, điện, từ và hóa rất thú vị mà tinh thể khối không thể có được. Đối với các ứng dụng tương lai, việc chế tạo tinh thể nano có kích thước đồng nhất (đơn phân tán với độ sai lệch phân bố kích thước <5%) là rất quan trọng, bởi vì tính chất quang, điện và từ phụ thuộc mạnh vào phân bố kích thước của chúng.
Có hai phương thức để tổng hợp vật liệu nano: phương thức “xuất phát từ bé” (bottom–up) và phương thức “xuất phát từ to” (top–down). Phương thức “xuất phát từ to” thường là các phương pháp vật lý được thực hiện bằng cách nghiền tinh thể khối thành các tinh thể có cấu trúc nano, người ta chia nhỏ, “đẽo gọt” một vật thể lớn để tạo ra các vật liệu có cấu trúc nano có tính chất mong muốn. Phương pháp “xuất phát từ bé” thường là các phương pháp hóa học, người ta lắp ghép những hạt có kích thước cỡ nguyên tử, phân tử hoặc cỡ nano mét để tạo ra các vật liệu có cấu trúc nano và tính chất mong muốn.
Phương pháp vật lý từ “xuất phát từ to” được áp dụng để chế tạo vật liệu có cấu trúc nano và chấm lượng tử bán dẫn thường là các phương pháp nghiền cơ năng lượng cao (high energy milling technique), phương pháp quang khắc (photolithography)… Sản phẩm của phương pháp vật lý từ trên xuống dùng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao thường là các vật liệu kích thước nano mét. Phương pháp này có tính ưu việt là dễ thực hiện, và có thể chế tạo một lượng lớn vật liệu mà không cần nung ủ. Tuy nhiên cấu trúc tinh thể của hạt vật liệu nano chế tạo bằng phương pháp này thường bị biến dạng mạng, do đó cần ủ nhiệt sau chế tạo để loại bỏ biến dạng và khuyết tật mạng. Trong khi đó phương pháp quang khắc là kỹ thuật sử dụng trong công nghệ bán dẫn, công nghệ vật liệu nhằm tạo ra các chi tiết của vật liệu và linh kiện với hình dạng, kích thước xác định bằng cách sử dụng bức xạ ánh sang làm biến đổi các chất cảm quang phủ trên bề mặt để tạo ra hình ảnh cần tạo. Phương pháp này được sử dụng phổ biến trong công nghiệp bán dẫn và vi điện tử, nhưng không cho phép tạo các chi tiết nhỏ do hạn chế của nhiễu xạ ánh sáng.
Các phương pháp vật lý và hoá học “xuất phát từ bé” có thể kể như phương pháp phún xạ (sputtering), phương pháp lắng đọng trong chân không bằng laser xung (PLD, pulsed laser deposition), phương pháp lắng đọng hoá học (CVD, chemical vapor deposition), phương pháp nổ (combusition method), phương pháp sol–gel (sol–gel method), phương pháp thủy nhiệt(hydrothermal method), phương pháp đồng kết tủa, phương pháp micelle đảo, phương pháp phun nóng sử dụng dung môi hữu cơ có nhiệt độ sôi cao...
Các phương pháp vật lý từ dưới lên có ưu điểm là dễ tạo ra các màng mỏng cấu trúc nano có độ sạch và chất lượng tinh thể cao. Tuy nhiên, các phương pháp vật lý này thường yêu cầu thiết bị phức tạp, cần có sự đầu tư lớn, không phù hợp với hoàn cảnh thực tế của một nước đang phát triển. Trong khi đó, các phương pháp hoá học với đầu tư trang thiết bị không lớn, dễ triển khai, có thể cho sản phẩm với giá thành hạ, thích hợp trong điều kiện nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ ở Việt Nam. Hơn nữa, tổng hợp hoá học cho phép thực hiện được ở mức độ phân tử để chế tạo các vật liệu, là cơ sở của kỹ thuật đi từ dưới lên trong công nghệ nano. Việc khống chế hình dạng, kích thước hạt và sự phân bố kích thước có thể được thực hiện ngay trong quá trình chế tạo. Thực tế đã chứng tỏ rằng có thể chế tạo được những vật liệu có cấu trúc nano/chấm lượng tử bán dẫn chất lượng cao bằng phương pháp hoá học.