Web-Books
in the Austria-Forum
Austria-Forum
Web-Books
Naturwissenschaften
Chemie
Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
Page - 276 -
  • User
  • Version
    • full version
    • text only version
  • Language
    • Deutsch - German
    • English

Page - 276 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

Image of the Page - 276 -

Image of the Page - 276 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

Text of the Page - 276 -

276 Zusammenfassung und Ausblick Der strukturelle Einfluss von Wasserstoffmolekülen auf monodisperse Palladium- clusterionen und ihre Adsorptionseigenschaften sind zum ersten Mal experimentell im Größenbereich bis n = 147 Atome in der Gasphase systematisch untersucht. In zwei Fällen Pd13Hx– und Pd26Hx–/+ konnte dabei eine adsorbatinduzierte strukturelle Verände- rung eindeutig dokumentiert werden. Im ersten bildet sich eine hohle Käfigstruktur, im zweiten wandelt sich die Geometrie von einer Td-Symmetrie zu einer schichtähnlichen Struktur. Mit der Strukturänderung geht in diesen Fällen eine Reduzierung des mittleren Atomvolumens einher. Nahezu alle untersuchten Cluster nehmen eine die Festkör- perstruktur übersteigende relative stöchiometrische Menge Wasserstoff auf. Im Bereich größerer Cluster wird eine in erster Näherung mit der Clusteroberfläche skalierende Adsorptionsmenge gemessen. Eine Inkorporation in das Clustervolumen kann gleichzei- tig unter den experimentellen Bedingungen aufgrund unveränderter mittlerer Pd–Pd- Abstände in diesen Fällen eindeutig ausgeschlossen werden. Neben den experimentellen Arbeitsergebnissen wurden die methodischen Grenzen der Strukturzuordnung anhand simulierter Streudaten, die mit einem künstlichen weißen Rauschen versehenen wurden, analysiert. Dabei wurde die Wiederfindbarkeitswahr- scheinlichkeit eines gewählten Isomers aus einem finiten Ensemble anhand eines eigens neu definierten Ähnlichkeitskriteriums bestimmt. Diese auf rein geometrische Eigen- schaften eines Clusters bezogenen Erkenntnisse erlauben eine allgemeine Bewertung der Zuordnungssicherheit einer Kandidatstruktur. Für die Zukunft ermöglichen die im Rahmen dieser Dissertation umgesetzten appara- tiven Modifikationen neuartige Experimente. Eine von der Ionenspeicherung entkoppel- te Massenselektion mit hoher Auflösung ermöglicht ab jetzt die Untersuchung von Clusterstrukturen schwach streuender leichter Elemente oder sehr kleiner Partikel aus wenigen Atomen. Es wird mit diesem Aufbau ebenso möglich, die Eigenschaften defi- nierter binärer Mischungen als Funktion ihrer Zusammensetzung erstmals in einem iso- lierten Nanosystem zu untersuchen. Zusätzlich kann dieses Verhalten abhängig von der Temperatur studiert werden. Ein einfaches Experiment dieser Art verwendet eine Di- mersonde eines schweren, stark streuenden Elementes in einem großen Cluster eines leichteren Elements (z.B. Au2Aln–). Der durch Beugung effizienter nachgewiesene Di- merabstand kann als Funktion einer thermischen Diffusion erfasst werden. Die instal- lierten Gaszuleitungen zu Clusterquelle und Ionenfalle erlauben zusätzlich das Studium der beschriebenen Prozesse unter Anwesenheit und Einwirken reaktiver Gase (z.B. H2, CO, O2) an verschiedenen Stellen des Experiments. Hier sind neben den bereits in die- ser Arbeit untersuchten Oberflächenreaktivitäten und -rekonstruktionen von Clustern isomerenspezifische Untersuchungen aufgrund verschiedener Reaktivitäten möglich (z.B. Titration375). Wenn noch ein Heliumkryostat in den Versuchsaufbau integriert wird, dann kann man Clusterstrukturen bei Temperaturen von 20K erforschen. Diese Maßnahme erlaubt die
back to the  book Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung"
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
Web-Books
Library
Privacy
Imprint
Austria-Forum
Austria-Forum
Web-Books
Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung