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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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260 Statistische Untersuchungen zur Datenanalyse dahingegen davon auszugehen, dass Entropieeffekte eine signifikante Rolle spielen und die Symmetrieeigenschaften der Clusterstruktur zu berücksichtigen sind. Dies gilt zu beachten, findet man eine binäre Mischung bestehend aus einem a- und einem chiralen Isomer. Eine Auflistung der Isomernummer mit statistischer Gewichtung ist im Anhang D zu finden. Abbildung 181: links – Ensemble aus 223 zehnatomigen Strukturen (hartes Kugelpotenzial) nach N. Arkus.367 Für eine genauere Inspektion siehe Abbildung 215 (Seite 314). rechts – R- Histogramme der Fits der Ensemblestrukturen an simulierte experimentelle Streufunktionen ausgewählter Strukturen. In einem ersten Schritt erfolgt die Anpassung der zehn Fitparameter ungewichtet und für den begrenzten Datenbereich s = 0–20Å-1 (siehe Abbildung 181, rechts). Die syste- matische Analyse der aus 49.729 Fits (223 x 223) erzeugten Gütewerte stellt eine große Herausforderung dar. Die R-Wert-Häufigkeiten einiger ausgewählter Strukturen zeigen i.d.R. eine multimodale Verteilung mit unterschiedlichen Charakteristiken (z.B. Anzahl an Maxima, absolute Position, relative Position zu anderen Maxima). Die Häufungen bestimmter R-Werte könnten darauf hinweisen, dass strukturelle Ähnlichkeiten ursäch- lich sind. Die CNA-Analyse Die Definition eines Ähnlichkeitsmotivs bezüglich des Gütefaktors wird mit Hilfe der CNA-Analyse369,370 (CNA, common neighbour analysis) unter Verwendung des Pro- gramms SIMPL371 durchgeführt. Die Analysemethode untersucht die lokale Ordnung von Strukturen, indem die Anzahl gemeinsamer Nachbaratome, die durch einen festzu- legenden Abstand (Cutoff-Radius, rcutoff) definiert werden, aller möglichen Paare an Atomen gezählt und einer charakteristischen Signatur zugeordnet werden (z.B. 1550, 2440; siehe Abbildung 182). Bei einer Clustergröße von zehn Atomen und einem Cut- off-Radius der 1,2-fachen Länge des Atomdurchmessers treten in dem Ensemble nahezu ausschließlich nicht-triviale Signaturen auf, d.h. der Fall, dass zwei Atome innerhalb des charakteristischen Abstands keine Nachbarn besitzen, die zugleich Nachbarn des anderen Atoms sind, tritt nicht auf. Prinzipiell lässt sich die Fernordnung – speziell im Rw-Wert (%) 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 45 40 35
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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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