Page - 205 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

205 6 Der Temperatureinfluss auf die Gleichgewichts- struktur von Metallclusterionen Es ist üblich Ionencluster im thermodynamischen Gleichgewicht zu untersuchen und deren Strukturen damit so zu charakterisieren, dass sie in diesen Umgebungen dem Sys- tem mit einer minimalen Freien Energie F entsprechen. Das Interpretieren der gewon- nen Daten erfolgt in den meisten Fällen mit einem simplifizierenden Ansatz, der von einer geometrischen oder elektronischen Struktur ausgeht, die in ab initio Rechnungen durch Minimieren der Gesamtenergien gewonnen wird. Diese Eigenschaft alleine kann jedoch leicht in die Irre leiten. Wie zu Beginn des Kapitels 5.6 schon genauer darge- stellt, führen endliche Temperaturen in den Experimenten und damit verknüpfte Entro- piebeiträge zu z.T. stark abweichenden Ergebnissen. Vergleichbarkeit und Ergebniseva- luation verschiedener experimenteller Aufbauten sind somit stets Gegenstand von Dis- kussionen – insbesondere, wenn die unterschiedlichen Resultate zu kontroversen Inter- pretationen führen. Eine mögliche Problemlösung besteht in dem Erzeugen möglichst niedriger Temperaturen in der Untersuchungsumgebung (z.B. durch Heliumkryostaten), sodass die betrachteten Clustereigenschaften denen der theoretischen Beschreibungen stärker entsprechen. Diese Herangehensweise führt jedoch zu einem Erkenntniszu- wachs, der zunehmend ferner von einfachen alltäglichen Anwendungsmöglichkeiten ist. Aus diesem Grund versucht der in diesem Kapitel verfolgte Ansatz neue und zusätzli- che strukturelle Informationen von wärmeren Nanopartikeln zu gewinnen. 6.1 Kupfercluster (Cun−, 19 ≤ n ≤ 71) Mit dem TIED-Experiment wurden in der Vergangenheit bereits Strukturen der Elemen- te Silber (Ag)9,302 und Gold (Au)108,109,303,304 als Vertreter der Kupfergruppe erfolgreich untersucht. Die atomare elektronische Grundzustandskonfiguration in dieser Gruppe ist (n–1)d10 ns1. In erster Näherung kann wie z.B. auch im Fall von Natrium (Na) ein ein- zelnes Valenzelektron pro Atom für ein beschreibendes Jellium-Modell305 angenommen werden. Im Gegensatz zu Silber und Natrium bildet Gold in kleineren Clustern keine ikosaedrischen Strukturen. Die Frage, wie sich im Vergleich hierzu das Element Kupfer in einem Größenbereich von 0,5 bis 1,5nm verhält, und ob hier geometrische oder elekt- ronische Schalenabschlüsse eine Rolle spielen, wird nun in dieser Arbeit untersucht.