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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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Reine Goldcluster größer 20 Atome 301 (Rw = 2,4%). Die schlechte Übereinstimmung im Bereich s = 8,4Å-1 deutet jedoch da- rauf hin, dass wohl noch eine bessere Modellstruktur zu finden sein muss. Für diese Streuwinkel zeigen die flachen Strukturen (z.B. Isomer 2) die qualitativ ähnlicheren sMtheo-Verläufe. Mischungen aus zwei sMtheo-Funktionen führen in einigen Fällen zu einem kleineren Rw-Wert: Isomer (1) und (4) ergeben einen Rw-Wert von 1,7% bei einer Zusammenset- zung von 70% des kompakten Isomers gegenüber 30% der flachen Struktur. Isomer (1) und (5) führen zu Rw = 1,0% bei einer Mischung von 20:80. Es ist wahrscheinlich, dass bei dieser Clustergröße der Übergangsbereich früherer flach- dreidimensionaler Strukturen zu kompakten Geometrien auftritt. Abbildung 207: Experimentelle sMexp-Funktion (schwarze offene Kreise) und theoretische sMtheo-Funktion (rote Linie) der Isomere 2, 3 und 4 von Au24−. Die blaue Linie entspricht der gewichteten Abweichung ΔwsM. Vergleich der gefundene Topologien mit den Vorhersagen des Ultimate Jellium- Modells (UJM)404 Die gezeigten Strukturen der anionischen Goldcluster zeigen die Veränderung von der wohlbekannten pyramidalen Tetraedergeometrie (Au20–) zu nun oblat angeordneten Zu- sammensetzungen. Um die zahlreichen verschiedenen bis dahin bereits durchlaufenen Bindungsmotive von planaren über Käfig- hin zu 3D-Strukturen in einem einfacheren Bild zu verstehen, sind in der Vergangenheit mehrere Varianten des (sphärischen) Jelli- um-Modells überprüft worden. Dazu gehören schalenartige Modelle405 oder auch das UJM404, bei dem neben der Gestalt des Jelliums auch seine Dichte komplett frei defor- mierbar ist. Dieses findet z.B. um 18 Valenzelektronen eine globuläre Elektronendich- 0 2 0 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -2 0 2 -1 0 1 (4) (3) (2) s / Å-1 -1 0 1 -1 0 1
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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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