Químicos han desarrollado enorme experiencia en el diseño y síntesis de moléculas de colorante que eficientemente absorben la luz de una longitud de onda especificada. Tales moléculas fuertemente absorbente se han utilizado para muchas aplicaciones, incluyendo teñido, fotografía, iniciación de reacciones químicas y filtros ópticos. La probabilidad de una molécula que absorbe un fotón es proporcional a la intensidad de la entrada de la carretera. Con luz suficientemente intensa, como un rayo láser, es posible que una molécula absorber simultáneamente dos fotones, cada uno de aproximadamente la mitad la energía dos veces la longitud de onda (λ) se requiere normalmente para llegar a un estado excitado. Este proceso de absorción de dos fotones es intrínsecamente débil respecto a la excitación de un fotón. La probabilidad de una molécula absorbe dos fotones simultáneamente es proporcional al cuadrado de la intensidad de la entrada de la carretera. Avances en los últimos años han proporcionado una base racional para el diseño de moléculas de absorción de fotón dos eficientes y han demostrado su aplicación en fotónica, la ciencia de los materiales y la biología.