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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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Page - 196 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

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196 Strukturen von Metallclusterionen setzung des Clusters Ni105− setzt sich der Trend eines kontinuierlichen Anstiegs des de- kaedrischen Isomerenanteils mit der Clustergröße fort. Silbercluster zeigen ab 116 Atomen bereits das gleiche Mischungsverhältnis wie mit 147 Atomen. Ni fügt sich zwi- schen die beiden übrigen Elemente ein und zeigt bei 116 Atomen ein von 75% domi- nierten Ikosaederanteil. Für die Clustergröße aus 251 Atomen schließen die dekaedri- schen Anteile an die für Kupfer gefundenen Werte auf. Tabelle 16: Berechnete Rw-Werte der Cluster Mn− (M = Ni, Cu, Ag). Mit (*) markierte Modell- strukturen besitzen unvollständige geometrische Schalen. Falls angegeben, liefert eine Mi- schung aus ikosaedrischem und dekaedrischem Bindungsmotiv einen kleineren Rw-Wert (Das Verhältnis iko:deka ist in Klammern angegeben). Cluster / Motiv Ni Cu Ag 71 iko 3,0% 2,0% 3,9% (marks)deka* 9,1% 9,1% 12,9% Mischung 2,8% (90:10) − 3,0% (85:15) 105 iko* 4,7% 2,5% 6,1% deka 5,6% 4,3% 8,4% Mischung 3,2% (55:45) − 3,2% (60:40) 116 iko 4,9% 2,7% 6,7% (ino)deka 8,8% 10,2% 8,4% kubokt (fcc) 17,4% 21,2% 23,6% Mischung (1+2) 3,9% (75:25) 2,4% (90:10) 3,6% (55:45) 251 iko* 8,0% 9,0% − (marks)deka* 5,2% 4,9% − okt* (fcc) 12,8% 13,0% − Mischung (1+2) 3,7% (30:70) 4,6% (25:75) − 5.6.3 Clusterstrukturen des hcp-Elements Co In der Reihe der Übergangsmetalle im Periodensystem findet man vor den bisherigen Elementen aus Abschnitt 5.6.2 Cobalt. Das ferromagnetische Metall besitzt mit 58,93 amu die außergewöhnliche Eigenschaft einer größeren mittleren Masse als sein ihm nachfolgendes Element Nickel. Dieser Umstand tritt lediglich zwei weitere Male im gesamten Periodensystem auf (Ar, Te). Im Festkörper existiert Cobalt unter Stan- darddruck in den zwei Modifikationen α- und β-Co. Ersteres entspricht einer hcp-Phase und ist unterhalb von 427°C zu finden. Die für höhere Temperaturen stabile β-Phase formt ein kubisch-flächenzentriertes Kristallgitter (fcc).289,290 Nanopartikel weisen un- terhalb einer kritischen Größe Rkrit. bei 20°C vermutlich bcc- und fcc-Phasen auf. Diese
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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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