Dentre os diversos métodos de caracterização de materiais, as técnicas espectroscópicas se destacam pelo volume e pela precisão das informações que fornecem. A espectroscopia é o estudo da interação entre a matéria, composta por átomos, íons e moléculas, e a radiação eletromagnética. Por meio de técnicas espectroscópicas, é possível olhar para dentro dos átomos e das moléculas e, assim, compreender a estrutura eletrônica e as propriedades dos diversos materiais.
Quando a matéria interage com a radiação, ocorre transferência de energia entre elas. Assim, por exemplo, um elétron num átomo pode absorver energia da luz visível ou de radiação ultravioleta e fazer uma transição para um estado de energia mais alta. Ou pode emitir um fóton de luz visível ou outro tipo de radiação para atingir um estado de energia mais baixa.
Uma vez gerada em um equipamento de medida, a radiação é conduzida até uma amostra por meio de espelhos, campos magnéticos e elétricos e fendas. Após a interação, a radiação absorvida ou emitida é detectada e suas características de interesse são organizadas em gráficos, chamados de espectros, que são interpretados pelos usuários.
Existem muitas técnicas espectroscópicas que diferem quanto ao tipo de radiação eletromagnética que utilizam. A espectroscopia de fotoluminescência, por exemplo, muito utilizada no âmbito do LumiNanoTec, permite caracterizar a radiação, em muitos casos visível, emitida pelas moléculas ou materiais que passam por transições entre estados eletrônicos de energia.