Page - 273 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

273 8 Zusammenfassung und Ausblick Im Rahmen dieser Dissertation wurden ca. 200 verschiedene geladene monodisperse Clusterverbindungen in der Größe von n = 8 bis 271 Atomen mittels Elektronenbeu- gung in einer isolierten Umgebung bei teilweise unterschiedlichen wohldefinierten Schwingungstemperaturen erforscht. Für einige Fälle konnte erstmals sowohl größen- aufgelöste und -selektive Clusterchemie mit kleinen Adsorbatmolekülen (Hydridbil- dung) als auch thermisch induzierte Strukturveränderungen aufgedeckt werden. Die Erkenntnisse beziehen sich auf gemittelte Eigenschaften eines kontrollierten Clusteren- sembles über eine Zeitskala von mehreren Sekunden. Die Strukturen bzw. Bindungsmo- tive der Nanopartikel mit Durchmessern von 0,5 bis 1,8nm sind in Kombination mit aus Dichtefunktional- und semiempirischen Rechnungen gewonnenen Kandidatstrukturen bestimmt worden. Dafür kam als globale Optimierungsmethode ein genetischer Algo- rithmus zum Einsatz, der eine effiziente Suche der Gleichgewichtsstruktur für Cluster- verbindungen gewährleistet. Anhand der direkten Integration experimenteller Informa- tionen in den Prozess konnte dieser ferner signifikant beschleunigt werden. Korrespondierend zu den im Eingang dieser Dissertation formulierten Fragen zu Eigen- schaften der Nanomaterialien ergeben sich sechs Gruppierungsmöglichkeiten für die Ergebnisse zur erforschten Thematik: „0.“ Einfluss der chemischen Natur eines Elements auf seine Nanostruktur: Reihe der 3d-/4d-/5d-Übergangsmetalle und Hauptgruppenelemente M55– (M = Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Pd, Ag, Ta, Au sowie Al, Si, Sn, Pb). 1. Entwicklung der Gleichgewichtsstruktur mit der Partikelgröße n: z.B. Palladi- umcluster Pdn–/+ (13 ≤ n ≤ 147), weitere fcc-Übergangsmetalle Mn– (M = Co, Ni, Cu, Ag; 19 ≤ n ≤ 271). 2. Effekt der elektronischen Konfiguration eines Clusters auf seine Gestalt (La- dungszustand –/+): kleine Bismutcluster Bin–/+ (n = 8–15). 3. Bildung von Heterostrukturen mit neuen Eigenschaften aus mehreren verschie- denen Elementen: Kleine Käfigstrukturen magnetisch dotierter Goldcluster M@Aun– (M = Fe, Co, Ni; n = 12–15). 4. Änderung der Schwingungstemperatur / Schmelzen von Clustern: Kupfercluster Cun– (19 ≤ n ≤ 71), Aluminiumcluster Aln– (55 ≤ n ≤ 147), beinahe geschlossen- schalige Kupfercluster unter vergrößertem Oberflächenstress Cu55±x– (x = 1–2). 5. Wirkung von Adsorbaten: Wasserstoffaufnahme und mögliche damit einherge- hende strukturelle Veränderungen von Palladiumclustern Pdn–/+ (13 ≤ n ≤ 147).