原子團簇

通常把僅含有幾個到幾百個原子或尺寸小於1nm的粒子稱作”簇”,它是介於單個原子與固態之間的原子集合體。原子團簇是由多個原子組成的小粒子。它們比無機分子大，但比具有平移對稱性的塊體材料小，它們的原子結構(鍵長、鍵角和對稱性等)和電子結構不同於分子，也不同於塊體。原子團簇獨特的性質源於其結構上的特點，因其尺寸小，處於表面的原子比例極高，而表面原子的幾何構型、自旋狀態以及原子間作用力都完全不同於體相內的原子。材料的性質與內部單元的表面性質息息相關。例如僅僅通過調節團簇的大小，物質特性就有極大的不同，10 個鐵原子的團簇在催化氨合成時要比17個鐵原子的團簇效能高出1000倍。
伴隨著尺寸而來的另一效應是量子效應，原子團簇的研究即證明了許多量子力學的假設和預言，提出了無數更有趣的新問題。例如在由純金屬原子組成的多面體團簇中，只有當原子數是“幻數系列”，即為2、8、20、28、50、82、126……時，結構才是穩定的，甚至在加熱到液態時也不會被破壞。同樣的“幻數系列”在元素周期律中早已為人所知，但其理論解釋至今仍無定論。
團簇的科學研究正處於蓬勃發展的階段，除去理論上的極大意義之外，原子團簇在聲、電、光、磁等方面的實際套用更是人們努力的方向。