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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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Palladiumcluster 101 Ikosaederstruktur mit Adatom. Diese zeigt eine geringere Spinmultiplizität als Isomer (1) (drei gegenüber sieben ungepaarten Elektronen). Dieses Strukturmotiv kann auf- grund der hohen Rw-Werte (8,5% und 9,1%) als Hauptisomer in der untersuchten Clus- terprobe ausgeschlossen werden; ebenso der Kuboktaeder mit Adatom (Isomer (4), Rw = 14,5%). Die größte Übereinstimmung mit der experimentellen sMexp-Funktion zeigt Isomer (2) (siehe Abbildung 80), das zu der Klasse der Schichtstrukturen gehört und sich aus zwei flächenverknüpften trigonalen Pyramiden (aus jeweils zwölf Atomen) zusammensetzt. Der berechnete Rw-Wert beträgt 4,8%. Abbildung 80: Experimentelle sMexp-Funktion (schwarze offene Kreise) und theoretische sMtheo- Funktion (rote Linie) des Isomers mit der besten experimentellen Übereinstimmung von Pd14−. Die blaue Linie entspricht der gewichteten Abweichung ΔwsM. Pd15− Der Palladiumcluster aus 15 Atomen zeigt die bereits bekannten Bindungsmotive (siehe Abbildung 81): 1. C2v, 0,00 eV (6), Rw = 7,7% 2. Cs, 0,18 eV (8), Rw = 8,0% 3. C1, 0,28 eV (2), Rw = 6,7% 4. D4h, 0,31 eV (8), Rw = 7,4% 5. C2v, 0,45 eV (2), Rw = 4,3% 6. C1, 0,82 eV (2), Rw = 1,8% Abbildung 81: Die energetisch günstigsten Isomere von Pd15− mit Symmetrien, relativen Ener- gien (Spinmultiplizität) und Rw-Werten. Das fett markierte Isomer zeigt die beste gefundene experimentelle Übereinstimmung. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -1 0 1 (2) s / Å-1 -1 0 1
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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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