Page - 175 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

3d-/4d-/5d-Übergangsmetallcluster aus 55 Atomen 175 5.5.3 hcp-Elemente: Der oberflächenmodifizierte Ikosaeder Aus der Reihe der Übergangsmetalle sind drei Elemente mit hcp-Festkörperstruktur untersucht worden: Ti, Co und Zr. Das Element Cobalt wurde bereits im vorletzten Ab- schnitt 5.5.1 diskutiert. Es bildet wie fcc-Übergangsmetalle eine ikosaedrische Struktur und verhält sich, wie auch im anschließenden Kapitel 5.6 für weitere Clustergrößen ge- zeigt, im Bereich von untersuchten Partikeldurchmessern kleiner 2nm diesen Elementen gegenüber sehr ähnlich. Im Folgenden wird auf das gefundene eigentliche Bindungsmo- tiv der Clustern M55– aus den verbleibenden beiden hcp-Metallen näher eingegangen. In Abbildung 136 sind Anpassungen des besten gefundenen Strukturkandidaten der Cluster der Elemente Ti und Zr dargestellt. Die sMexp-Funktion zeigt in beiden Fällen einen qualitativ einer ikosaedrischen Packung ähnelnden Verlauf. Das für dieses Bin- dungsmotiv charakteristische lokale Maximum (mit negativem Funktionswert) um s ≈ 3,8Å-1 (Ti) bzw. 3,4Å-1 (Zr) ist nur angedeutet. Im Fall des schwereren Elements Zr ist es nicht mehr aufgelöst. Stattdessen wird eine ausgeprägte Schulter des zweiten Streumaximums beobachtet (siehe gestrichelte Markierung). Ein ähnlicher Trend im sM-Verlauf ist bei Kupferclustern mit durch Adatome induziertem Oberflächenstress zu beobachten (siehe Kapitel 6.2). Die Struktursuche wurde unter Verwendung eines gene- tischen Algorithmus unter Berücksichtigung des Rw-Werts in Kombination mit ver- schieden parametrisierten FS- und Morse-Potenzialen von D. Schooß durchgeführt87, und anschließend mit Dichtefunktionalrechnungen auf ihre Stabilität und relative elekt- ronische Energie überprüft. Der Vorteil dieses Vorgehens liegt im schnellen und effi- zienten Erschließen eines großen Konfigurationsraums. Abbildung 136: Anpassungen der M55–-TIED-Messungen für die hcp-Übergangsmetalle Ti (1) und Zr (2). Die Modellstruktur besitzt C1-Symmetrie (Isomer 1) und wurde mit einem FS- Potenzial erzeugt. In Gruppe 4 steigt das Atomvolumen mit Z und erreicht den jeweils größten bestimmten Wert einer Periode (siehe Markierung des zweiten Maximums). -2 0 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -2 0 2 (2) -1,5 0,0 1,5 s / Å-1 (1) -3 0 3 Ti Zr