Cluster (Physik)

Unter einem Cluster versteht man eine Ansammlung von Atomen oder Molekülen, deren Atomanzahl n zwischen 3 und 10 Millionen liegt.

Aufgrund ihrer geringen Größe haben Cluster Eigenschaften, die von denen eines makroskopischen Festkörpers abweichen. Konzepte aus der Atom- und Molekülphysik versagen oft, wenn es um die Erklärung von Eigenschaften solch kleiner Partikel geht. Die Eigenschaften der Cluster stellen also ein Bindeglied zwischen Atom- und Molekülphysik auf der einen, und der Festkörperphysik auf der anderen Seite dar. Gegenstand der Forschung in diesem Gebiet ist, wie sich aus den Eigenschaften eines Atoms oder Moleküls die makroskopischen Eigenschaften eines Festkörpers entwickeln. Für viele Eigenschaften des Clusters ist das Verhältnis von Oberflächen- zu Volumenatomen entscheidend.

Man unterscheidet des Weiteren einen freien Cluster von einem deponierten Cluster. Letzterer befindet sich auf einer Oberfläche, während der freie Cluster sich frei im Raum bewegt.

Cluster bezeichnet auch Korrelationen in der quantenmechanischen Vielteilchentheorie (Coupled Cluster Methode), mit Anwendungen unter anderem in der Kernphysik und Quantenchemie.