Кластеры занимают промежуточное место между изолированными атомами и молекулами и объемным веществом. В некотором смысле, кластеры – это маленькие «лаборатории», в которых физико-химические свойства вещества могут исследоваться в зависимости от числа частиц в системе. При этом, эти свойства вбирают в себя черты, характерные как для объемного вещества, так и для отдельных атомов.

Кластеры представляют собой системы наноразмеров. Они заполняют область между микроскопическими объектами и квазиклассическими системами.  
Это удачные объекты для исследования как квантовыми, так и классическими методами статистических и термодинамических законов в наноструктурах

 
Кластеры - наночастицы могут «работать» блоками для построения новых материалов. Атомные и молекулярные кластеры подобны физическим приборам наноразмеров, в которых начинают работать квантовые эффекты. 

Изучение кластеров - наука междисциплинарная. Их исследует астрофизика, атомная и молекулярная физика, химия, молекулярная биология, физика твердого вещества, ядерная физика, физика плазмы, использует технология.

Поэтому научные задачи, которые связаны с изучением атомных и молекулярных кластеров, охватывают разные области знаний. Так задача о коллективном возбуждении в атомных и молекулярных кластерах перекликается с задачами в атомной и ядерной физике. Расщепление заряженных атомных молекулярных кластеров - процесс, аналогичный ядерному расщеплению. 
Изучение квахифазовых переходов в кластерах имеет очевидные термодинамические корни. Исследование электронной и ионной структуры и свойств атомных кластеров прокладывает мостик к молекулярной биологии исследования протеинов и других комплексов биологических объектов. Атомные кластеры образуются при столкновениях в плазме и в межзвездной среде. Этот факт связывает изучение атомных кластеров с астрофизикой, физикой плазмы. 

Ван-дер-ваальсовые атомные и молекулярные кластеры – хорошие модели для изучения динамики слабосвязанных систем. Они позволяют ответить на ряд фундаментальных вопросов:

Каким образом перераспределяется энергия в слабосвязанных атомных и молекулярных системах. Априори считается, что энергия в кластерах распределяется равномерно по внутренним степеням свободы. И константы скоростей изомеризации и мономолекулярного распада оцениваются согласно теории РРКМ. Однако, в слабосвязанных кластерах при определенных условиях обнаруживаются области фазового пространства, в которых энергия долго (по сравнению с периодами колебаний) удерживается в определенных внутренних степенях свободы. Говоря другими словами, в «море хаоса» в фазовом пространстве, в котором описывается динамика системы, есть «островки порядка», которые не исчезают в течение всего времени наблюдения за системой. Изучению динамики и динамических особенностей процессов изомеризации и фрагментации атомных и молекулярных кластеров посвящены работы, выполняемые группой нелинейная динамики.