Den kemiske analyse af multicomponent Molekylær legemer rejser et særligt udfordrende problem i Materialefysik, biologi og nanoteknologi. De seneste udviklinger i klynge ion masse spektrometri forskning åbner nye retninger for dette felt. Med dette værktøj kan en energisk primære ion beam er oprettet ved hjælp af forskellige typer Molekylær ioner til at oprette et projektil består af mange forskellige atomic komponenter. Næste, denne fjernlys er fremskyndet til 10–20 keV af kinetisk energi, nøje fokuseret til en submicrometer sonden størrelse og instrueret til overfladen af prøven. Som denne energisk klynge projektil interagerer med målet, positive og negative sekundære ioner udledes fra nær punktet virkninger som følge af en kompleks række af energi overførsel begivenheder. Disse sekundære ioner er udpakket i, til et massespektrometer til at afsløre den kemiske sammensætning af den desorberede arter.

Bestemmelse af denne masse distribution omtales som sekundær ion masse spektrometri eller SIMS. Kemiske karakter af disse ioner er stærkt afhængig af den type og energi af projektilet. For rent atomic ion projektiler, sekundær ion støtteintensiteten er lav, og den kemiske sammensætning er ofte anderledes end på overfladen selve, begrænse hjælpeprogrammet analytiske. Som antallet af atomer i klynge projektilet er steget, men antallet af sekundære ioner og mængden af pålidelige kemiske oplysninger tilknyttet den massespektrometri øger stærkt. Med en microfocused klynge ion beam probe, imaging to og tre todimensional (2D og 3D) kemiske sammensætning er muligt for en lang række materialer, lige fra uorganiske og organiske flerlaget strukturer til biomaterialer, sensorer og enkelt biologiske celler.