Page - 190 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

190 Strukturen von Metallclusterionen 5.6.2 Clusterstrukturen der fcc-Elemente Ni, Cu und Ag Die in diesem Kapitel untersuchten Elemente bilden unter Normalbedingungen aus- schließlich fcc-Festkörperstrukturen. Die im vorangegangenen Abschnitt vorgestellte Anwendung semiempirischer Potenziale ist für diese Art von Systemen sinnvoll. Die Streufunktionen der verschiedenen untersuchten Metallclusterionen können Abbildung 146 als Funktion der Atomzahl (71 ≤ n ≤ 271) entnommen werden. Ebenso findet man dort die für Cobalt ermittelten sMexp-Funktionen. Sie werden im anschließenden Kapitel separat diskutiert. Die größenselektierten Cluster besitzen Durchmesser von 0,9–1,8nm. Der direkte Vergleich der Elemente Ni, Cu und Ag zeigt deutlich, dass ein hohes Maß an Ähnlichkeit in den Clusterstrukturen dieses Größenbereichs besteht. Die Beobach- tung ist zunächst nicht verwunderlich, da für alle Elemente dieser Partikelgrößen von ikosaedrischen Strukturen auszugehen ist (siehe Abschnitt 5.6.1). Die Elemente Cu und Ni zeigen in erster Näherung bei allen Clustergrößen die gleichen sMexp-Funktionen. Eine Ausnahme bildet das Objekt mit 116 Atomen: Der Cluster Ni116− zeigt um die Stel- le s ≈ 5,5Å-1 eine schmalere Amplitudenform, und ähnelt damit den Streufunktionen der Cluster in einer Größe um 147 Atome. Silberstrukturen besitzen größere Ausdehnungen und zeigen aus diesem Grund im experimentell detektierbaren Bereich des Streuvektors bis zu fünf Amplitudenmaxima. Der Verlauf der sMexp-Funktionen ist generell glatter. Cu147− und seine Homologe (Ni, Ag) Im Größenbereich von 147 Atomen sind mehrere geometrische Schalenabschlüsse mög- lich: Mackayikosader, Inodekaeder und Kuboktaeder (jeweils 147 Atome) sowie Marksdekaeder und Oktaeder (jeweils 146 Atome). Der Vergleich mit den in Abbildung 145 dargestellten sMtheo-Modellfunktionen macht deutlich, dass keines dieser Struk- turmotive für sich alleine die experimentellen Beugungsmuster erklären kann. In Abbil- dung 147 sind Anpassungen der verschiedenen Modelle für Cu durchgeführt worden. Die beste Übereinstimmung sowohl bezogen auf den Rw-Wert wie auch den qualitative Verlauf der sMexp-Funktion wird mit den dekaedrischen Strukturen (2) und (3) erreicht. Der um ein Atom erweiterte Marksdekaeder (3) ergibt einen leicht kleineren Rw-Wert von 6,7% gegenüber dem Inodekaeder mit 7,9%. Die Anwesenheit zweier Struktur- motive im untersuchten Clusterensemble kann die gefundene Streufunktion am besten erklären. Eine (aus einem ikosaedrischen und dekaedrischen Motiv) in ein und demsel- ben Cluster verzwillingte Struktur286,287 ist bei der Größe der Nanopartikel nur schwer vorstellbar und wurde bei einer systematischen R-gewichteten GA-Suche (Guptapoten- zial) auch nicht beobachtet. Deshalb sind beide Bindungsmotive mit hoher Sicherheit in jeweils unterschiedlichen koexistierenden Partikeln realisierte. Eine Mischung der Iko-