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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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Page - 102 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

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102 Strukturen von Metallclusterionen Der berechnete Grundzustand entspricht einem gekappten Dekaeder (Isomer 1). Die zwei Adatome, sofern sie an benachbarte Flächen des Polyeders anknüpfen, können in die das Zentralatom umgebende Hülle eintreten (Isomer 5). Diese Verbindung zeigt eine bessere Übereinstimmung (Rw = 4,3%) mit dem Experiment als Isomer (1) (Rw = 7,7%). Weitere energetisch günstige Isomere leiten sich von einem geschlossenen Ikosaeder ab (Isomere 2 und 3). Diese können, ebenso wie das D4h-Isomer (4) aufgrund ihrer Rw- Werte als hauptbeitragende Isomere ausgeschlossen werden (>6%). Eine sehr gute Übereinstimmung der Modellfunktion mit der experimentellen sMexp-Funktion ist mit Isomer (6) zu realisieren (Rw = 1,8%), siehe Abbildung 82. Die Rechnungen ergeben wie im Falle der günstigsten Pd13−-Struktur eine hohe relative Energie und eine sehr kleine Spinmultiplizität verglichen mit den Isomeren mit den niedrigsten Gesamtener- gien. Isomer (6) lässt sich am ehesten durch ein an einer Koordinationsstelle geöffnetes Ikosaeder beschreiben. Eine genauere Analyse lässt jedoch erkennen, dass die geöffnete Seite aus einem Ring aus sechs anstatt fünf Palladiumatomen gebildet wird. Ebenso sind zwei gegenüberliegende Kappenatome so angeordnet, dass sie durch leichtes Verschie- ben mit den übrigen fünf Atomen in eine Ebene gebracht werden können. Man kann die Struktur als Hybridverbindung zwischen ikosaedrischem Strukturmotiv und Schichtstruktur verstehen. Abbildung 82: Experimentelle sMexp-Funktion (schwarze offene Kreise) und theoretische sMtheo- Funktion (rote Linie) des Isomers mit der besten experimentellen Übereinstimmung von Pd15−. Die blaue Linie entspricht der gewichteten Abweichung ΔwsM. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -1 0 1 2 (6) 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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