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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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98 Strukturen von Metallclusterionen Bis auf den Cluster Pd13– sind keine Anpassungen „binärer“ sMtheo-Funktionen, die aus zwei unterschiedlichen Modellstrukturen konstruiert werden, systematisch analysiert worden. Aufgrund der DFT-Problematik ist eine Einschränkung mit dem Fokus auf niederenergetische Isomere schwierig zu treffen und die Überprüfung von Mischungen relativ umfangreich. Es ist denkbar, dass in manchen Fällen mehrere Strukturisomere gleichzeitig experimentell vorlagen und dies somit in der Analyse der Daten nicht er- fasst wird. Abbildung 76: Experimentelle sMexp-Funktionen (genäherter Hintergrund) von kleinen Palladi- umclusteranionen mit n Atomen (13 ≤ n ≤ 38). Qualitative Abweichungen zeigen die Cluster Pd22−, Pd26− und Pd32− (siehe Pfeile), was auf Änderungen des Strukturmotivs hindeutet. Pd13− Metallcluster aus 13 Atomen können eine ganze Reihe verschiedener kompakter Struk- turen annehmen.190,191 Die für den Cluster Pd13− im Energieintervall bis +1,0 eV gefun- denen Strukturen zeigen die in Abbildung 77 dargestellten Bindungsmotive. Darunter befinden sich neben den typischen Strukturen Ikosaeder (Isomer 2 und 4), Dekader (Isomer 7) und Kuboktaeder (Isomer 8) die für Palladium bereits bekannte Schichtstruk- tur (Isomer 1), die unter dem verwendeten theoretischen Ansatz (BP86 / def-SVPs0) den Grundzustand darstellt.190 Ebenso wird die Ikosaederstruktur (2) als energetisch günstig berechnet. Für die Schichtstruktur erhält man gleichermaßen wie für die typi- schen Strukturen hohe Rw-Werte von über 6%. Lediglich eine sich vom geschlossenen 23 25 26 29 30 32 34 36 38 n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 13 15 16 17 18 19 20 21 22 s / Å-1 s / Å-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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