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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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Page - 75 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

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Ladungsabhängige Strukturunterschiede von kleinen Bismutclustern 75 (28,5%) auszuschließen. Eine Beimischung der Isomere (2) und (3) zu Struktur (1) führt zu keiner Verbesserung des Rw-Werts. Abbildung 51: Experimentelle sMexp-Funktion (schwarze offene Kreise) und theoretische sMtheo- Funktion (rote Linie) des Isomers 1 von Bi11−. Die blaue Linie entspricht der gewichteten Ab- weichung ΔwsM. Bi12− Abbildung 52 verdeutlicht, dass für den Cluster Bi12− mehrere isoenergetische Struktu- ren gefunden werden. 1. C2h, 0,00 eV, Rw = 35,0% 2. C1, 0,01 eV, Rw = 7,0% 3. C2v, 0,01 eV, Rw = 12,8% Abbildung 52: Die energetisch günstigsten Isomere von Bi12− mit Symmetrien, relativen Ener- gien und Rw-Werten. Das fett markierte Isomer kann zugeordnet werden. In einem Energiebereich von +0,01 eV findet man mit Struktur (1) und Struktur (3) zwei Clusterstrukturen, die sich aus zwei flächenverknüpften Bi8-Einheiten aufbauen. Dabei kann die Verbindung in zwei verschiedenen Orientierungen geschehen, sodass eine C2h- oder eine C2v-Symmetrie resultiert. Der berechnete Grundzustand (Isomer 1) ist dabei deutlich aufgrund seines Rw-Werts von seiner Pendantstruktur (3) abzugrenzen (35,0% gegenüber 12,8%). Eine Strukturzuordnung ist mit dem +0,01 eV höher liegen- den Isomer (2) möglich (Rw = 7,0%, siehe Abbildung 53). Man erhält die Struktur aus der für Bi11− gefundenen durch Addieren eines einzelnen Atoms, sodass eine Tetramer- untereinheit ausgebildet wird (siehe ebenso die Bildung von Bi9− aus Bi8−). Aufgrund der geringen Energieunterschiede ist es naheliegend, dass Mischungen mehrerer Struk- turen zu berücksichtigen sind. Hiermit ist jedoch keine signifikante Verbesserung des Rw-Wertes zu erreichen. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -1 0 1 (1) s / Å-1 -1 0 1
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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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