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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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Palladiumcluster 117 fünf Schichten, werden angepasst. Die oblate Struktur (2) kann das Verhältnis der Streumaxima nicht gut beschreiben: Das erste lokale Maximum ist deutlich zu klein. Ebenso zeigt die Modellfunktion eine stärkere Trennung des Doppelsignals um s = 5Å-1. Der berechnete Rw-Wert ist in Anbetracht der Qualität der experimentellen Daten zu groß (8,8%) für eine Zuordnung dieser Struktur. Eine bessere Übereinstimmung mit dem Experiment wird mit einer kompakteren Struktur erreicht. Die von einem Oktaeder gekappte Struktur (1) liefert den kleinsten Rw-Wert sowie eine gute qualitative Überein- stimmung der sM-Funktionen. Da keine geschlossene Struktur bei 105 Atomen vorliegt, existieren in dem Ausschnitt zwangsläufig (100)-Flächen (fünf in Isomer 1). Wie für den Cluster Pd75− vermutet könnte der Defekt zu einer lokalen Verzerrung der Atom- ordnung führen. Auffällig ist die hohe Anzahl mit vier nächsten Nachbarn schwach ko- ordinierter Eckatome. Eine DFT-Untersuchung müsste zeigen, ob dies so realisiert wird. Es sei betont, dass für diese Clustergröße eindeutig eine festkörperähnliche Struktur bestimmt werden kann. Der Übergang von dekaedrischen zu fcc-artigen Bindungs- ordnungen für anionische Palladiumcluster liegt zwischen 75 und 105 Atomen. Zahlrei- che Schnitte aus dem Festkörper sind denkbar und zeigen nur geringe Unterschiede in der sM-Funktion. Es ist wahrscheinlich, dass durch Minimierung der Oberflächenener- gie lokale Fehlordnungen vorliegen. Pd147− Abbildung 100: Experimentelle sMexp-Funktion (schwarze offene Kreise) und theoretische sMtheo-Funktion (rote Linie) von Pd147− der Festkörperausschnitte: Oktaeder (1), gekappter Okta- eder (2) und Kuboktaeder (3). Die blaue Linie entspricht der gewichteten Abweichung ΔwsM. Rechts sind die berechneten Rw-Werte gezeigt. -4 -2 0 2 4 6 -4 -2 0 2 4 6 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -4 -2 0 2 4 6 (3) (2) (1) (okt+1) -8 0 8 (kubokt) (trokt+7) -8 0 8 -8 0 8 s / Å-1 Rw = 8,8% Rw = 5,6% 2. gekappter Oktaeder 1. Oktaeder Rw = 5,2% 3. Kuboktaeder
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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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