公开了单原子分散体和多原子分散体，以及用于合成原子分散体的系统和方法。合成原子分散体的示例性方法包括：布置加载基底，该加载基底包括加载有元素的前体或元素的团簇中的至少一种的基底，向加载基底施加一个或多个温度脉冲，其中一个或多个温度脉冲中的脉冲在持续时间内施加目标温度，在脉冲之后保持冷却周期，并且在一个或多个温度脉冲之后提供分散在基底上的元素的单原子。脉冲施加的目标温度在500K和4000K之间并包括端值，且持续时间在1毫秒和1分钟之间并包括端值。