Nanocluster sind Ansammlungen von Atomen oder Molekülen, die sich auf einer Größenordnung von ein bis wenigen Nanometern befinden. Diese winzigen Strukturen bestehen typischerweise aus wenigen Dutzend bis einigen Tausend Atomen. Ihre kleinen Dimensionen verleihen den Nanoclustern einzigartige physikalische und chemische Eigenschaften, die sich stark von denen der gleichen Materialien in makroskopischer Form unterscheiden.

Ein wichtiger Aspekt von Nanoclustern ist ihre Oberflächenenergie. Da ein erheblicher Teil der Atome eines Nanoclusters sich an der Oberfläche befindet, besitzen diese Cluster eine hohe Oberflächenenergie, was ihre Reaktivität erhöht. Dies macht Nanocluster besonders nützlich in der Katalyse, wo sie als hochaktive Katalysatoren fungieren können, etwa in der chemischen Umwandlung von Schadstoffen oder der Herstellung von Feinchemikalien.

Ein weiteres bemerkenswertes Merkmal von Nanoclustern ist ihr elektronischer Zustand. Aufgrund der begrenzten Anzahl an Atomen im Cluster treten Quantenkonfinierungseffekte auf, die die elektronischen und optischen Eigenschaften verändern. Diese Effekte werden in der Optoelektronik ausgenutzt, wo Nanocluster beispielsweise in den Bereichen Photovoltaik und Sensorik Anwendung finden.

Der Begriff Metallatomcluster bezeichnet speziell Cluster, die ausschließlich aus Metallatomen bestehen, während adsorbierte Metallcluster solche Nanocluster darstellen, die auf Oberflächen eines anderen Materials fixiert sind. Diese Spezifikationen ermöglichen es den Forschern, die Eigenschaften von Nanoclustern genauer zu kontrollieren und zu manipulieren.

Zusammengefasst bieten Nanocluster exciting Möglichkeiten für Innovationen in verschiedenen Technologien, von der Umwelttechnik bis hin zur Elektronik, und bleiben ein wesentlicher Forschungsgegenstand in der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik.