原子团簇是指由少量至数百个原子组成的小颗粒，其尺寸通常小于1纳米。这些团簇具有独特的物理和化学性质，因为它们的表面原子比例高，且表面原子的几何构型、自旋状态以及原子间作用力均不同于体相内的原子。
原子团簇的独特性质来源于其特殊的结构特征。由于其尺寸较小，表面原子的比例非常高，这使得表面原子的几何构型、自旋状态以及原子间的相互作用力与体相内的原子完全不同。这种差异导致了材料特性的显著变化，例如，通过调整团簇的大小，可以极大地改变物质的特性。例如，在
催化氨合成过程中，10个铁原子的团簇比17个铁原子的团簇效率高出约1000倍。此外，随着尺寸的变化，还会出现量子效应，这一领域的研究表明了许多量子力学的假设和预测，并提出了一些新的有趣的科学问题。
原子团簇广泛存在于自然界的多种物质运动过程和现象中，包括催化、燃烧、
晶体生长、成核和凝固、
相变、溶胶、薄膜形成和溅射等。团簇科学已成为材料科学的一个新分支，涉及多个学科的交叉，如原子分子物理、凝聚态物理、量子化学、表面科学和材料科学等。团簇科学的发展促进了对原子分子物理和固体物理之间关系的理解，并有望成为一个新兴的跨学科领域。