Trong khi kích thước, cấu trúc hình học của nano cluster được biết đến là một thông số hiệu quả để thay đổi số lượng các điện tử chưa ghép cặp do đó thay đổi hoạt tính xúc tác của chúng. Hoạt tính xúc tác của nano cluster có thể được kỳ vọng thay đổi theo những chủ đích bên ngoài bằng cách thêm hoặc thay thế vào nano cluster các nguyên tố mới đóng vai trò như những tâm xúc tác mới, dẫn đến sự thay đổi cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử, phân bố điện tử của nano cluster. Trong lĩnh vực xúc tác, hướng nghiên cứu khả năng hấp phụ hydrogen trên bề mặt các nano cluster được đặc biệt quan tâm do có nhiều ưu điểm như khả năng hấp thụ và giải phóng hydrogen ở nhiệt độ phòng, hệ số khuếch tán hydrogen cao, khả năng tích trữ lớn trong thể tích nhỏ mà vẫn đảm bảo được tính an toàn, đáp ứng nhu cầu cấp phát năng lượng trong thực tiễn [51]. Đáng chú ý, khả năng hấp phụ và lưu trữ hydrogen liên quan chặt chẽ đến diện tích bề mặt mà các hydrogen có thể tiếp cận được trên vật liệu. Mặc dù các vật liệu tích trữ hydrogen rắn thường được sử dụng ở dạng khối, nhưng các phản ứng hấp phụ hydrogen thực tế lại xảy ra ở thang phân tử/nguyên tử [52]. Do đó, các hệ nano cluster có kích thước dưới nano mét là một mô hình lý tưởng để nghiên cứu quá trình hấp phụ hydrogen, ví dụ sự hình thành các tâm hấp phụ trên bề mặt kim loại/hợp kim hay các quá trình tương tác ở cấp độ phân tử với hydrogen. Bên cạnh đó, để tạo ra các vật liệu tiên tiến có khả năng tích trữ hydrogen hiệu suất cao, một trong những nhiệm vụ đầu tiên là nghiên cứu mở rộng hiểu biết về hành vi và quy luật hấp phụ H2 trong các hệ nano cluster nhân tạo. Dựa trên những hiểu biết đó, chúng ta có thể thay đổi tính chất tự nhiên của các hệ nano cluster bằng cách thay đổi kích thước và thành phần bằng cách pha tạp, thậm chí có thể tạo ra những trạng thái cấu trúc-điện tử dị thường nhằm thúc đẩy quá trình hấp phụ mong muốn. Những hệ nguyên tử có tính chất tối ưu và bền vững về mặt hóa học sẽ được tổng hợp để sản xuất thành các vật liệu nano có tính ứng dụng cao. Một trong những đối tượng nghiên cứu đó là các hệ nano cluster hợp kim có chứa kim loại chuyển tiếp. Các nano cluster hợp kim này ngoài hiệu ứng bề mặt lớn, đồng tồn tại cấu trúc điện tử tự do và chứa các điện tử phân lớp d chưa ghép cặp cục bộ, không tham gia hình thành lớp vỏ điện tử của nano cluster, tiềm năng cho quá trình xúc tác.