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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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Page - 110 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

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110 Strukturen von Metallclusterionen „Insel“ handelt. Die DFT-Problematik wurde an einem weiteren Cluster (Pd23−) über- prüft (s.o.). Abbildung 94: Experimentelle sMexp-Funktion (schwarze offene Kreise) und theoretische sMtheo- Funktion (rote Linie) der Isomere 1 und 2 von Pd26−. Die blaue Linie entspricht der gewichteten Abweichung ΔwsM. In Abbildung 93 sind ebenso Clusterstrukturen von Pd38− dargestellt. In diesem Größen- bereich ist das Ausbilden einer dritten Schicht möglich, sodass neben dem Zentralatom und den Oberflächenatomen auch in Atome unter der Oberfläche differenziert werden kann. Eine festkörperähnliche Struktur (Isomer 38–(2)) für diese Größe kann experi- mentell ausgeschlossen werden (Rw = 9,5%). Unter den analysierten Strukturen können zwei verschiedene Strukturmotive mit einem kleinen Rw-Wert gefunden werden: Die beste Übereinstimmung (Rw = 2,8%) zeigt das schraubenartig verdrehte Isomer 38–(1), das unter den untersuchten Strukturen die niedrigste Gesamtenergie bei einer hohen Spinmultiplizität (M = 16) ergibt. Die Position eines Zentralatoms ist darin nicht be- setzt, stattdessen findet sich ein Oktaeder aus sechs Palladiumatomen. Der Kern des D4h-Isomers 38–(3) wird ebenfalls durch ein regelmäßiges Oktaeder gebildet. Die DFT- Rechnungen ergeben eine minimale Spinmultiplizität bei gleichzeitig hoher Symmetrie. In den untersuchten Fällen war typischerweise eine hohe Spinmultiplizität bei Clustern mit Punktgruppen einer hohen Ordnung zu finden. Eine verringerte Spinmultiplizität wie in diesem Fall spricht für einen möglicherweise großen Fehler in der berechneten elektronischen Gesamtenergie, weshalb die relative Energie von +0,39 eV kein Aus- schlusskriterium darstellt. Die Anpassung beider Isomere an die experimentellen Daten ist in Abbildung 95 dargestellt. Man kann vergleichbare Rw-Werte für beide Strukturen berechnen (2,8% bzw. 3,0%). -2 -1 0 1 2 3 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -2 -1 0 1 2 3 (2) (1) s / Å-1 -5 0 5 -5 0 5
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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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