Web-Books
im Austria-Forum
Austria-Forum
Web-Books
Naturwissenschaften
Chemie
Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
Seite - 5 -
  • Benutzer
  • Version
    • Vollversion
    • Textversion
  • Sprache
    • Deutsch
    • English - Englisch

Seite - 5 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

Bild der Seite - 5 -

Bild der Seite - 5 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

Text der Seite - 5 -

5 2 Elektronenbeugung in der Gasphase (GED) Die 1673 von Christiaan Huygens postulierte Wellentheorie des Lichts20 als Gegenstück zur Newton’schen Korpuskeltheorie kann als Wegbereiter für zwei wichtige Entde- ckungen gelten, die für das Durchführen und Verstehen heutiger Elektronenbeugungs- experimente unentbehrlich sind. Diese knüpfen zum einen an den 1802 von Thomas Young durchgeführten Doppel- spaltversuch21 an, bei dem kohärentes Licht gebeugt wird. Der Prozess der konstrukti- ven und destruktiven, Licht auslöschenden Interferenz der Wellenfront führt hier ab- hängig vom Spaltmaß und der Wellenlänge des Lichts zu einem charakteristischen Beu- gungsmuster. Bei monochromatischem Licht besteht es aus hellen und dunklen Berei- chen. Zum anderen stützen sie sich auf den Beitrag von Louis-Victor de Broglie, dem 1924 ein weiterer Durchbruch gelang, indem er das Konzept des Welle-Teilchen- Dualismus auf alle bewegten Objekte mit Ruhemasse – wie auch Elektronen – erweiter- te und ihnen eine impulsabhängige Wellenlänge zuschreibt.22 Experimentell untermau- ert wurde die Theorie der „Materiewellen“ 1927 durch das Davisson-Germer- Experiment23, das die Bragg’schen Vorhersagen für Beugung von Röntgenstrahlen an einem Nickelkristall erstmals auch für Elektronen zeigte. Sie verhalten sich unter be- stimmten Bedingungen demzufolge entsprechend wie elektromagnetische Strahlung. Der Potenzialgradient des elektrischen Feldes jedes Atoms im Nickelkristall verursacht die Ablenkung der Elektronenflugbahnen. In Analogie zum Young’schen Doppelspalt- versuch wirkt das Atom hier wie ein Spalt und die Elektronen wie ein Lichtstrahl. Die Beugung an Atom-Paaren führt in gleicher Weise zu Interferenzmustern. Die ersten Beugungsexperimente in der Gasphase zur Strukturaufklärung erfolgten mit Röntgenstrahlen an kleinen Molekülen (z.B. CCl4, GeCl4, C6H6) durch Peter Debye 192924. Ein Jahr später wiederholten Herman F. Marks und R. Wierl das Experiment25 unter Verwendung von Elektronenstrahlen in beeindruckender Kürze. Im Ergebnis zeig- te sich: Wofür Debye eine Datenakkumulationszeit von circa zehn Stunden benötigte, reichten Marks & Wierl wenige Sekunden. Der Wirkungsquerschnitt der Elektronen- beugung bei einer kinetischen Energie von 40 keV liegt um vier bis sechs Größenord- nungen über dem der Röntgenstrahlung, was ursächlich dem Umstand geschuldet ist, dass die Elektronenbeugung am gesamten elektrostatischen Potenzial des Atoms statt- findet, wohingegen die Röntgenbeugung lediglich an der Elektronendichte erfolgt.
zurück zum  Buch Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung"
Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
Titel
Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
Autor
Thomas Rapps
Verlag
KIT Scientific Publishing
Datum
2012
Sprache
deutsch
Lizenz
CC BY-NC-ND 3.0
ISBN
978-3-86644-878-0
Abmessungen
21.0 x 29.7 cm
Seiten
390
Schlagwörter
Elektronenbeugung, Nano-Metallcluster, Gasphase, massenselektiv, Strukturbestimmung
Kategorien
Naturwissenschaften Chemie

Inhaltsverzeichnis

  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
Bibliothek
Datenschutz
Impressum
Austria-Forum
Austria-Forum
Web-Books
Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung