ในวิชาเคมีซูเปอร์อะตอมคือกลุ่มอะตอม ใด ๆที่ดูเหมือนจะแสดงคุณสมบัติบางอย่างของอะตอมธาตุ^{[ 1 ]}ตัวอย่างหนึ่งของซูเปอร์อะตอมคือกลุ่มอะตอมAl₁₃⁻[ ^{2 ]​}

เมื่ออะตอมโซเดียม เย็นตัวลงจาก สถานะไอ พวกมัน จะควบแน่นเป็นกลุ่มก้อนตามธรรมชาติ โดยมีจำนวนอะตอมที่เป็นเลขมหัศจรรย์ (2, 8, 20, 40, 58 เป็นต้น) โดยอิเล็กตรอน วงนอกสุด ของแต่ละอะตอมจะเข้าไปอยู่ ใน วงโคจรที่ครอบคลุมอะตอมทั้งหมดในกลุ่มก้อนนั้น อะตอมขนาดใหญ่เหล่านี้มักมีพฤติกรรมทางเคมีที่ทำให้พวกมันมี เปลือก อิเล็กตรอน ที่สมบูรณ์ ตามระบบการนับแบบใหม่นี้

ซูเปอร์ฮาโลเจนเป็นกลุ่มอะตอมที่มีความสัมพันธ์กับอิเล็กตรอน สูง กว่าคลอรีนซึ่งเป็นอะตอมที่มีความสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนสูงสุด (3.62 eV) แนวคิดนี้ได้รับการกำหนดอย่างเป็นทางการครั้งแรกโดยGennady L. GutsevและAlexander I. Boldyrevในปี 1981 ^{[ 3 ] [ 4 ]}พวกมันได้รับการระบุอย่างชัดเจนในเชิงทดลองครั้งแรกในปี 1999 ซึ่งก่อให้เกิดการวิจัยในสาขานี้ตามมามากมาย^{[ 5 ]}

ซูเปอร์อัลคาไลคือคลัสเตอร์อะตอมที่มีพลังงานไอออนไนเซชัน ต่ำ กว่าซีเซียมซึ่งเป็นอะตอมที่มีพลังงานไอออนไนเซชันต่ำที่สุด (3.89 eV) แนวคิดนี้ได้รับการกำหนดอย่างเป็นทางการครั้งแรกโดย Gutsev และ Boldryev ในปี 1982 ^{[ 6 ] [ 7 ]}

กลุ่มอะลูมิเนียม บางกลุ่มมีคุณสมบัติซูเปอร์อะตอม กลุ่มอะลูมิเนียมเหล่านี้เกิดขึ้นเป็นแอนไอออน ( Al)⁻ _nโดยที่n = 1, 2, 3, … ) ใน ก๊าซ ฮีเลียมและทำปฏิกิริยากับก๊าซที่มีไอโอดีน เมื่อวิเคราะห์ด้วยแมสสเปกโทรเมตรีพบว่าผลิตภัณฑ์หลักอย่างหนึ่งคือAl₁₃ฉัน⁻[ ^{8 ]}กลุ่มอะตอมอะลูมิเนียม 13 อะตอมเหล่านี้ที่มีอิเล็กตรอนเพิ่มเข้ามาจะไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน เมื่อถูกนำเข้ามาในกระแสแก๊สเดียวกัน ซึ่งบ่งชี้ถึงลักษณะคล้ายเฮไลด์และจำนวนวิเศษของอิเล็กตรอนอิสระ 40 ^ตัวกลุ่มดังกล่าวเรียกว่าซูเปอร์เฮไลด์^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}ส่วนประกอบของกลุ่มในAl₁₃ฉัน⁻ไอออนนี้คล้ายกับ ไอออน ไอโอไดด์หรือจะเรียกว่าไอออนโบรไมด์ ก็ได้ ส่วน ไอออน อะลูมิเนียม ที่เกี่ยวข้องนั้น...₁₃ฉัน⁻ ₂คาดว่าคลัสเตอร์จะมีพฤติกรรมทางเคมีคล้ายกับไอออนไตรไอโอ ไดด์ ^{[ 8 ]}

ในทำนองเดียวกัน ได้มีการสังเกตว่าAl₁₄กลุ่มอะตอมที่มีอิเล็กตรอน 42 ตัว (มากกว่าเลขมหัศจรรย์ 2 ตัว) ดูเหมือนจะแสดงคุณสมบัติของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ ซึ่งโดยทั่วไปจะมี สถานะ วาเลนซ์ +2 ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นได้เฉพาะเมื่อมีอะตอมไอโอดีนอย่างน้อย 3 อะตอมเกาะอยู่กับอะลูมิเนียม⁻ ₁₄คลัสเตอร์, อัล₁₄ฉัน⁻ ₃กลุ่มแอนไอออนิกมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ทั้งหมด 43 ตัว แต่อะตอมไอโอดีนทั้งสามอะตอมจะกำจัดอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ออกไปอะตอมละ 1 ตัว ทำให้เหลืออิเล็กตรอน 40 ตัวในเปลือกเจลเลียม^{[ 13 ] [ 14 ]}

การศึกษาคลัสเตอร์อะตอมของอะตอมก๊าซเฉื่อยด้วยการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์นั้นง่ายและน่าเชื่อถือเป็นพิเศษ เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมสองอะตอมสามารถประมาณได้อย่างดีเยี่ยมด้วยศักยภาพของ Lennard-Jonesวิธีการอื่นๆ ก็มีให้ใช้ได้ และได้มีการกำหนดแล้วว่าเลขมหัศจรรย์คือ 13, 19, 23, 26, 29, 32, 34, 43, 46, 49, 55 เป็นต้น^{[ 15 ]}

• อัล₇= คุณสมบัตินี้คล้ายกับอะตอมของเจอร์มาเนียม
• อัล₁₃= คุณสมบัตินี้คล้ายกับ อะตอม ของ ธาตุ ฮาโลเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่งคลอรีน
  • อัล₁₃ฉัน⁻ _xโดยที่x = 1–13 ^{[ 16 ]}
• อัล₁₄= คุณสมบัตินี้คล้ายกับโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ
  • อัล₁₄ฉัน⁻ _xโดยที่x = 1–14 ^{[ 16 ]}
• อัล₂₃
• อัล₃₇
• อัล₅โอ⁻ ₄^{[ 17 ]}

• Li(HF) ₃ Li = ภายใน (HF) ₃ทำให้อิเล็กตรอนวาเลนซ์ 2 ตัวจาก Li โคจรรอบโมเลกุลทั้งหมดราวกับว่าเป็นนิวเคลียสของอะตอม^{[ 18 ]}
• Li(NH ₃ ) ₄ = มีอิเล็กตรอนแบบกระจายตัวหนึ่งตัวโคจรรอบLi(NH ₃ )+4แกนกลาง เช่น เลียนแบบอะตอมของโลหะอัลคาไล^{[ 19 ] [ 20 ]}
• Be(NH ₃ ) ₄ = มีอิเล็กตรอนกระจาย 2 ตัวโคจรรอบBe(NH ₃ )2+4แกนกลาง เช่น เลียนแบบอะตอมฮีเลียม^{[ 21 ] [ 20 ]}

• VSi ₁₆ F = มีพันธะไอออนิก^{[ 22 ]}
• กลุ่ม อะตอม แพลทินัม 13 อะตอมจะกลายเป็นพาราแมกเนติกอย่างมาก มากกว่าแพลทินัมเองเสียอีก^{[ 23 ]}

สารประกอบซูเปอร์อะตอมเป็นกลุ่มพิเศษของซูเปอร์อะตอมที่ประกอบด้วยแกนโลหะซึ่งมีเสถียรภาพโดยลิแกนด์อินทรีย์ ใน สารประกอบ คลัสเตอร์ทองคำที่ป้องกันด้วยไทโอเลตสามารถใช้กฎการนับอิเล็กตรอนอย่างง่ายเพื่อกำหนดจำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมด ( ne ) ซึ่งสอดคล้องกับเลขมหัศจรรย์_ได้ :

${\displaystyle n_{e}=N\nu _{A}-Mz}$

โดยที่Nคือจำนวนอะตอมโลหะ (A) ในแกนกลางvคือวาเลนซ์ของอะตอมMคือจำนวนลิแกนด์ที่ดึงอิเล็กตรอน และzคือประจุโดยรวมของสารประกอบเชิงซ้อน^{[ 24 ]}ตัวอย่างเช่น Au ₁₀₂ (p-MBA) ₄₄มีอิเล็กตรอน 58 ตัวและสอดคล้องกับเลขวิเศษของเปลือกปิด^{[ 25 ]}

• Au ₂₅ (SMe)−18^{[ 26 ]}
• Au ₁₀₂ ( p -MBA ) ₄₄ ^{[ 27 ]}
• Au ₁₄₄ (SR) ₆₀ ^{[ 28 ]}

• กา₂₃ (N(ศรี(CH ₃ ) ₃ ) ₂ ) ₁₁ ^{[ 29 ]}
• Al ₅₀ (C ₅ (CH ₃ ) ₅ ) ₁₂ ^{[ 30 ]}
• Re ₆ Se ₈ Cl ₂ – ในปี 2018 นักวิจัยได้ผลิตแผ่นวัสดุซูเปอร์อะตอมิกที่มีความหนา 15 นาโนเมตร พวกเขาคาดการณ์ว่าโมโนเลเยอร์จะเป็นเซมิคอนดักเตอร์ 2 มิติซูเปอร์อะตอมิก และนำเสนอวัสดุ 2 มิติใหม่ที่มีคุณสมบัติที่แปลกประหลาดและปรับแต่งได้^{[ 31 ]}
• ซูเปอร์อะตอมที่ใช้ Organo− Zintl: [ Ge ₉ (CHO) ₃ ] และ [ Ge ₉ (CHO) ] ^{[ 32 ]}
• [Cu ₄₃ Al ₁₂ ](Cp*) ₁₂ ^{[ 33 ]}

• สารควบแน่นโบส-ไอน์สไตน์
• โซ่
• ความเป็นอะโรมาติกของโลหะ
• จุดควอนตัม