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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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Page - 10 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

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10 Elektronenbeugung in der Gasphase (GED) wie folgt ausgewertet werden: ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 1 1 2 sin cos exp ij ij N N ijij M i j i j i j ij i j l s r rl I s f s f s s sr η η = = ≠     −              = ⋅ − ⋅ −      ∑∑ . (11) Wobei rij nun dem effektiven mittleren Gleichgewichtsabstand zwischen Atom i und j entspricht und lij2 der quadratischen Schwingungsamplitude. Letztere ist sowohl im Dämpfungsterm enthalten, der zur Signalreduktion bei starken Schwingungsauslenkun- gen führt (Debye-Waller-Faktor32,33), sowie in Form einer Phasenverschiebung der Si- nusterme um lij2/rij. 2.3 Anwendung der Streutheorie Die Betrachtung des strukturrelevanten Anteils des Beugungssignals über einen weiten Streuwinkelbereich lässt sich einfacher durch die modifizierte molekulare Beugungsin- tensität sM darstellen. Die Modifikation besteht in der Formulierung des molekularen Beitrags in Bezug auf den atomaren Beitrag, und wird zudem mit s skaliert: ( ) ( )( ) ( ) ( ) 1M A A I s I s sM s s s I s I s   = ⋅ = ⋅ −      . (12) Nimmt man den vereinfachten Fall eines starren homoatomaren Metallclusters in einem ausschließlich elastischen Beugungsexperiments an, so vereinfachen sich die Beträge (Gleichung (11) und (2)) wie folgt: ( ) ( ) ( )2 1 1 sinN N ij M i j ij i j sr I s f s sr= = ≠ = ∑∑ , (13) ( ) ( ) 2AI s N f s= ⋅ . (14) Damit ergibt sich für die modifizierte molekulare Beugungsintensität der Ausdruck: ( ) ( ) 1 1 1 sinN N ij i j ij i j sr sM s N r= = ≠ = ∑∑ . (15) Der Vergleich mit Gleichung (8) zeigt, dass die Skalierung mit s nun zu einer einfachen Superposition von Sinusfunktionen führt, wohingegen die Darstellung von IM(s) noch reziprok mit s verläuft.
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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
Title
Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
Author
Thomas Rapps
Publisher
KIT Scientific Publishing
Date
2012
Language
German
License
CC BY-NC-ND 3.0
ISBN
978-3-86644-878-0
Size
21.0 x 29.7 cm
Pages
390
Keywords
Elektronenbeugung, Nano-Metallcluster, Gasphase, massenselektiv, Strukturbestimmung
Categories
Naturwissenschaften Chemie

Table of contents

  1. Abstract
  2. 1 Einleitung 1
  3. 2 Elektronenbeugung in der Gasphase (GED) 5
    1. 2.1 Einführung in die Streutheorie 7
    2. 2.2 Streuung am Molekül 9
    3. 2.3 Anwendung der Streutheorie 10
    4. 2.4 Näherungen 11
  4. 3 Das TIED-Experiment 15
    1. 3.1 Das Vakuumsystem 17
    2. 3.2 Die Clusterquelle 17
    3. 3.3 Das Flugzeitmassenspektrometer 20
    4. 3.4 Der Massenfilter 21
    5. 3.5 Die Paulfalle 23
    6. 3.6 Durchführung des Beugungsexperiments 27
    7. 3.7 Datenanalyse 29
  5. 4 Heuristik der Clusterstrukturfindung 35
    1. 4.1 Dichtefunktionaltheorie 35
    2. 4.2 Genetischer Algorithmus (GA) 42
  6. 5 Strukturen von Metallclusterionen 45
    1. 5.1 Kleine Käfigstrukturen magnetisch dotierter Goldcluster (M@Aun−, M = Fe, Co, Ni; n = 12–15) 45
    2. 5.2 Ladungsabhängige Strukturunterschiede von kleinen Bismutclustern 68
    3. 5.3 Palladiumcluster (Pdn−/+, 13 ≤ n ≤ 147) 91
    4. 5.4 Wasserstoffadsorptionseigenschaften von massenselektierten Palladiumclustern 128
    5. 5.5 3d-/4d-/5d-Übergangsmetallcluster aus 55 Atomen 152
    6. 5.6 Strukturelle Entwicklung später Übergangsmetallcluster (Co, Ni, Cu, Ag) 184
  7. 6 Der Temperatureinfluss auf die Gleichgewichtsstruktur von Metallclusterionen 205
    1. 6.1 Kupfercluster (Cun−, 19 ≤ n ≤ 71) 205
    2. 6.2 Thermisch induzierte Oberflächenrekonstruktion beinahe geschlossenschaliger Kupfercluster (Cu55±x−, x = 1–2) 226
    3. 6.3 Aluminiumcluster (Aln−, 55 ≤ n ≤ 147) 240
  8. 7 Statistische Untersuchungen zur Datenanalyse 259
  9. 8 Zusammenfassung und Ausblick 273
    1. Anhang A: Beugungsdaten weiterer Metallclusterionen 279
      1. A.1 Entwicklung der Clusterstruktur verschiedener Elemente der Gruppe 14 (Si, Sn, Pb) 279
      2. A.2 Schmelzen des Clusters Pb55− 283
      3. A.3 Der Zinncluster Sn13+ 379 286
      4. A.4 Strukturmotiv von Clustern des bcc-Elements Tantal 288
      5. A.5 Thermisch induzierte Oberflächenrekonstruktion beinahe geschlossenschaliger Silbercluster (Ag55±x−, x = 1–2) 290
      6. A.6 Möglicher Strukturübergang bei Silberclusterionen (Agn−, n = 80–98) 295
      7. A.7 Reine Goldcluster größer 20 Atome 296
    2. Anhang B: Apparative Entwicklung 305
      1. B.1 Erhöhung der Sensitivität 305
      2. B.2 Designstudie zur Auflösungserhöhung des TOF-Instruments 306
    3. Anhang C: Einfluss der Fallengeometrie auf große Streuwinkel 311
    4. Anhang D: CNA-Analyse des zehnatomigen Strukturensembles 313
  10. Abbildungsverzeichnis 321
  11. Tabellenverzeichnis 331
  12. Literaturverzeichnis 333
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