在国际团簇科学研究不断深化之际，我国科研团队于2023年初步提出并系统阐述了“超团簇”这一概念。

团簇科学作为连接微观原子与宏观物质的重要桥梁，其发展可追溯至20世纪中叶。1963年，F. A. Cotton提出“metal atom cluster”概念；我国卢嘉锡先生也在20世纪80年代为“原子簇”中文术语体系的建立作出了开创性贡献，为后续研究奠定了重要基础。

长期以来，研究多聚焦于单个团簇的内部结构与性质。随着认知深入，学者们逐渐认识到团簇之外组装化学的重要性：团簇可通过特定相互作用精确组装，形成结构更复杂、功能更强的“超结构”。在这一背景下，中国科学院福建物质结构研究所的方伟慧研究员和张健研究员于2023年尝试提出“超团簇”概念，期望它能作为一副“微观透镜”，为深入理解物质世界提供新视角，并为连接“超分子”（分子尺度组装）与“超粒子”（纳米颗粒尺度组装）之间的系统化研究提供可能的理论切入点（图1）。

图1超分子、超团簇以及超粒子的概念示意图

超团簇的独特之处，在于其突破了传统组装方式的局限，展现出两方面特点：

1. 结构的多级性：与传统的超分子组装相比，超团簇组装不仅限于氢键等弱相互作用力、配位键等非共价相互作用，还可拓展到共价键合。通过修饰团簇的外表面或内部结构，能够实现超团簇结构的多样化，同时拓展了组装方式的多样性。

2. 功能的可调性：和单个金属原子相比，团簇是更灵巧的聚集体构筑单元，是自带复杂功能（如催化、磁性、光学活性）的“智能元件”。一方面，通过调控组装过程中的作用力类型与强度，可直接影响超团簇材料的宏观结构与性能；另一方面，团簇表面丰富的活性位点，为引入特定功能基元（如催化、磁性、光学活性中心）提供了理想平台。这种多层级、多机制的调控能力，使超团簇在性能优化与功能集成方面展现出显著优势。这不仅是构筑单元的升级，更是设计理念的跃迁。

“超团簇”概念在理解从微观分子到宏观物质的演化路径方面具有一定普适性，可适用于不同类型的团簇及不同强度的分子间作用力体系。目前该研究尚处于萌芽阶段，其真正价值仍有待未来大量实验与理论的深入验证。

我们期待，“超团簇”作为连接超分子与超粒子之间的关键桥梁，能够为构建团簇基MOF、COF等交叉体系，以及开发团簇基多孔材料、团簇玻璃、团簇电子学等新型功能体系提供思路。

我们诚挚期待与国内外同行携手，共同探索“超团簇”概念在理解物质形成机制与设计新型功能材料等方面的潜在作用。

文章信息

方伟慧, 张健. 超团簇概念的提出与展望. 科学通报, 2026, 71（21）: 4940–4944

Fang W-H, Zhang J. Supraclusters: concept introduction and future prospects (in Chinese). Chin Sci Bull, 2026, 71（21）: 4940–4944

doi: 10.1360/CSB-2025-5341

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期刊介绍

Polyoxometalates于2022年创刊，由清华大学主办，清华大学魏永革教授担任主编的国际首个多金属氧簇等团簇领域跨学科学术期刊，旨在传播多金属氧簇等团簇领域前沿基础研究和创新性应用研究最新进展，致力于为国内外多金属氧簇等团簇领域的学者搭建一流的国际学术交流平台，促进多金属氧簇等团簇领域学术交流和发展。

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