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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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Palladiumcluster 99 Ikosaeder ableitende Struktur (4), bei der ein Eckatom auf die Oberfläche der Ikosa- ederschale gerutscht ist, ermöglicht eine moderate Anpassung (Rw = 4,0%). Diese Vari- ante des Ikosaeders wie auch die Strukturvarianten der Schichtstruktur (Isomere 3, 5 und 9) liegen in den Berechnungen tendenziell höher in Energie. 1. C3v, 0,00 eV (4), Rw = 6,9% 2. Ih, 0,15 eV (8), Rw = 9,5% 3. C2, 0,21 eV (6), Rw = 8,1% 4. C1, 0,21 eV (8), Rw = 4,0% 5. C1, 0,23 eV (4), Rw = 3,3% 6. C3v, 0,24 eV (4), Rw = 3,5% 7. D5h, 0,35 eV (8), Rw = 7,8% 8. Oh, 0,53 eV (6), Rw = 6,2% 9. C1, 0,87 eV (2), Rw = 2,4% Abbildung 77: Die energetisch günstigsten Isomere von Pd13− mit Symmetrien, relativen Ener- gien (Spinmultiplizität) und Rw-Werten. Das fett markierte Isomer zeigt die beste gefundene experimentelle Übereinstimmung. Die beste Übereinstimmung zwischen Modell-sM-Funktion mit dem Experiment wird mit Isomer (1) ähnelnden Strukturen erreicht (Isomer (5): Rw = 3,3%; Isomer (9): Rw = 2,4%), siehe Abbildung 78. Dabei bietet Isomer (9), bei dem zwei Atome der Doppelschicht (Isomer 1) auf eine dritte Ebene wandern, den kleinsten Rw-Wert. Diese Umlagerung führt zu einer Verzerrung der gesamten Struktur. Die für diese Struktur berechnete Energie liegt deutlich über der Schichtstruktur (+0,87 eV) und zeigt die kleinste (mögliche) Spinmultiplizität: Da sämtliche anionischen Palladiumcluster eine ungerade Elektronenanzahl besitzen ergibt sich damit ein Dublett. Ebenso überprüft wurden Mischungen insbesondere der Schichtstruktur (Isomer 1) mit anderen Bindungsmotiven. Dabei konnte keine Verbesserung der Anpassung an die experimentellen Daten erreicht werden.
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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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