Les clusters sont des agrégats d'atomes (ou molécules) contenant entre trois et quelques milliers d'atomes ayant des propriétés intermédiaires entre celles de monomère isolé (atome ou molécule) et le volume ou le matériau à l'état solide. L'étude de ces espèces est un champ de recherche de plus en plus actif depuis environ 1980. Cette activité est due à l'intérêt fondamental dans l'étude d'un domaine entièrement nouveau qui peut combler le fossé entre la physique atomique et à l'état solide et montre aussi de nombreuses analogies avec la physique nucléaire. Cependant, la recherche se faite aussi pour son intérêt potentiel technologique dans des domaines tels que la catalyse, la photographie et épitaxie.

Une caractéristique des grappes qui est responsable de bon nombre de leurs propriétés intéressantes est le grand nombre d'atomes à la surface par rapport à ceux de l'intérieur du cluster. Pour de nombreux types de groupements atomiques, tous les atomes sont à la surface pour des tailles de jusqu'à 12 atomes. Comme les clusters grandissent encore dans la taille, le nombre relatif des atomes à la surface évolue aussi environ 4 N ^−1/3, où N est le nombre total d'atomes. Même dans un groupe aussi grand que 10 ⁵ atomes, près de 10 % des atomes sont à la surface. Clusters peuvent être placés dans les catégories suivantes :