2002年，表面物理国家重点实验室的薛其坤/贾金锋领导的研究小组，巧妙地利用周期模板上的幻数原子成簇现象，在Si(111)-7×7衬底上制备出了几乎近于完美的两维人造晶格[Phys. Rev. Lett. 88, 066101(2002)]。这种方法已经被证实在很多种金属元素中都适用，是近年来在自组装技术上的一个重要进展。这种纳米幻数团簇阵列本身也蕴涵着丰富的物理现象，碱金属在Si(111)衬底上发生的气相-凝聚相相变就是一个典型的例子[Wu et al., Phys. Rev. Lett. 91, 126101 (2003)]。

    虽然这种全同的幻数团簇阵列可能在纳米电子技术中有应用前景，但是对于幻数团簇的形成、分解等动力学过程了解的仍然不是很清楚。以往的研究都是集中于与衬底原子物理和化学性质差别大的元素(象III族元素和碱金属等)，而对于IV族元素，虽然化学性质和电子结构都与Si衬底非常相似，但是很难实现其有序的团簇阵列。

    最近，表面物理国家重点实验室的薛其坤/贾金锋研究组，首次在Si(111)- 7×7衬底上制备出了IV族金属Pb的幻数团簇阵列。他们与美国再生能源国家实验室的张绳百教授等人合作，对团簇的形成、分解等动力学过程进行了系统的研究。他们发现，相对于III族元素来说，Pb在Si衬底上形成全同的幻数团簇阵列需要更加苛刻的实验条件。微小的条件改变(比如衬底温度或覆盖度)都会导致团簇的分解而形成其它结构的团簇。他们利用扫描隧道显微镜和第一性原理总能量计算，确定了Pb的一系列(包含5到8个Pb原子)纳米团簇的原子结构。研究Si衬底上Pb纳米团簇的形成、分解将对进一步在原子尺度上理解金属半导体相互作用具有重要意义。

    该研究成果发表在2004年9月10日的Phys. Rev. Lett. 93, 116103 (2004)上。该工作得到国家自然科学基金委、国家科技部973和中科院的资助。