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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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48 Strukturen von Metallclusterionen In den Spektren der Elemente Fe, Co und Ni wurden in keinem Fall Monomere oder reine Dimere bzw. Cluster des für die Dotierung vorgesehenen Materials gefunden. Ebenso war der Goldanteil in den heteroatomaren Clustern stets höher (n > m). Dies kann durch eine höhere Stabilität der Au–M-Bindung (M = Fe, Co, Ni) in hetero- atomaren Clustern im Vergleich zu reinen Mn-Clustern verstanden werden oder durch ein starkes Überangebot an Gold. Alle Flugzeitmassenspektren zeigen einen vom dotie- renden Element unabhängigen qualitativ ähnlichen Intensitätsverlauf. 5.1.2 Strukturen dotierter Goldclusteranionen Im Folgenden werden die Strukturen der mit Fe, Co und Ni dotierten Goldclusteranio- nen dargestellt. Dabei wird die Reihenfolge nach Fremdatom und absteigender Golda- tomzahl, entsprechend anfänglicher Fragestellung, gewählt. Die berechneten Gesamte- nergien werden relativ zum gefundenen energetischen globalen Minimum angegeben, sowie dem Rw-Wert gegenüber gestellt. Die Isomerenbezeichnung erfolgt mit Hilfe der Schoenfliespunktgruppe. Es werden bis auf wenige Einzelfälle Strukturen bis maximal +0,30 eV berücksichtigt. Die Auswertung wird aus folgenden Gründen ausführlicher als in anderen Kapiteln behandelt: 1. Eine umfangreiche Analyse auf hohem theoretischem Niveau ergab in einem kleinen Energieintervall eine große Strukturvielfalt. 2. Die Leistungsfähigkeit des Beugungsexperiments wird darin deutlich, dass in den meisten Fällen eindeutige Strukturzuordnungen möglich sind, welche wi- dererwartend nicht immer den berechneten Grundzuständen entsprechen. Am Beispiel des ersten diskutierten Clusters Au15Fe– werden die Bindungsmotive in der homologen Reihe verdeutlicht. Eine Zusammenfassung der zugeordneten Clusterstruk- turen wird am Ende des Kapitels (siehe Seite 64) gegeben. Au15Fe− Für den eisendotierten Cluster Au15Fe− wurden ausschließlich endohedrale Strukturen gefunden (siehe Abbildung 18). 1. Cs, 0,00 eV, Rw = 11,8% 2. C2v, 0,03 eV, Rw = 12,5% 3. Cs, 0,05 eV, Rw = 5,4%
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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
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