通常把仅含有几个到几百个原子或尺寸小于1nm的粒子称作”簇”,它是介于单个原子与固态之间的原子集合体。原子团簇是由多个原子组成的小粒子。它们比无机分子大，但比具有平移对称性的块体材料小，它们的原子结构(键长、键角和对称性等)和电子结构不同于分子，也不同于块体。原子团簇独特的性质源于其结构上的特点，因其尺寸小，处于表面的原子比例极高，而表面原子的几何构型、自旋状态以及原子间作用力都完全不同于体相内的原子。材料的性质与内部单元的表面性质息息相关。例如仅仅通过调节团簇的大小，物质特性就有极大的不同，10 个铁原子的团簇在催化氨合成时要比17个铁原子的团簇效能高出1000倍。

伴随着尺寸而来的另一效应是量子效应，原子团簇的研究即证明了许多量子力学的假设和预言，提出了无数更有趣的新问题。例如在由纯金属原子组成的多面体团簇中，只有当原子数是“幻数系列”，即为2、8、20、28、50、82、126……时，结构才是稳定的，甚至在加热到液态时也不会被破坏。同样的“幻数系列”在元素周期律中早已为人所知，但其理论解释至今仍无定论。

团簇的科学研究正处于蓬勃发展的阶段，除去理论上的极大意义之外，原子团簇在声、电、光、磁等方面的实际应用更是人们努力的方向。