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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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Palladiumcluster 115 stimmung für den Marksdekaeder gefunden werden (Rw-Werte: 4,2% bzw. 7,4%). Das kleine lokale Maximum bei s = 3,8Å-1 ist zu einer Schulter des ersten Streumaximums abgeflacht, was durch das dekaedrische Motiv besser beschrieben werden kann. Ferner kann für beide Strukturen (1) und (3) eine schlechte Übereinstimmung mit dem zweiten sM-Maximum (s = 5Å-1) festgestellt werden, das im Experiment deutlich runder ver- läuft. Möglicherweise führen die (100)-Flächen an den Seiten des Marksdekaeders zu einer hohen Oberflächenenergie. Eine Minimierung dieser Größe würde vermutlich die Gesamtheit der Oberflächenatome betreffen und leicht verschieben bzw. wölben. Unter Umständen wäre die Diskrepanz mit der experimentellen sMexp-Funktion so erklärbar. Eine Überprüfung mit ab initio-Methoden ist notwendig. Abbildung 98: Experimentelle sMexp-Funktion (schwarze offene Kreise) und theoretische sMtheo- Funktion (rote Linie) der drei Strukturmotive: Marksdekaeder (1), fcc-Festkörperausschnitt (2) und Ikosaeder (3) von Pd75−. Die blaue Linie entspricht der gewichteten Abweichung ΔwsM. Rechts sind die berechneten Rw-Werte gezeigt. Pd105− Die Clustergröße mit 105 Atomen zeigt eine signifikant andere sMexp-Funktion (siehe Abbildung 99) als die vorherige dekaedrische Struktur Pd75–. Das zweite Streumaximum um s = 5Å-1 zeigt eine Aufspaltung in ein kleines und ein zweites größeres lokales Ma- ximum. Strukturen mit fcc-Atomanordnung besitzen in ihrer simulierten sM-Funktion stets diesen charakteristischen Fingerabdruck. Zudem sinkt der sM-Funktionswert des ersten Streumaximums relativ zu den folgenden und zeigt eine breitere Basis. -2 0 2 4 -2 0 2 4 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 -2 0 2 4 (3) (2) (1) (deka) -4 0 4 (iko) (fcc) -4 0 4 -4 0 4 s / Å-1 Rw = 7,4% Rw = 7,2% 2. fcc-Ausschnitt 1. Marksdekaeder Rw = 4,2% 3. Ikosaeder
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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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