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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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Palladiumcluster 121 schreiben und ergeben niedrige Rw-Werte (2,3% bzw. 2,8%). Ein direkter Vergleich dieser Größe mit oberen Werten von Pd38– (2,8% und 3,0%) ist wegen der unterschied- lichen experimentellen Datensätze nicht möglich. Es kann jedoch festgestellt werden, dass der relative Kontrast beider Strukturen im kationischen Fall erhöht ist und Isomer (1) begünstigt. Eine eindeutige Zuordnung einer der beiden Strukturen ist nicht möglich. Eine Mischung beider Strukturmotive führt zu keiner Reduzierung des Rw-Werts. Pd55+ Abbildung 104: Experimentelle sMexp-Funktion (schwarze offene Kreise) und theoretische sMtheo-Funktion (rote Linie) des Mackayikosaeders (Ih) von Pd55+. Die blaue Linie entspricht der gewichteten Abweichung ΔwsM. Rechts sind die berechneten Rw-Werte gezeigt. Für Pd55+ wird ein für ikosaedrische Strukturen in diesem Größenbereich typisches Beugungsmuster gefunden. Die Anpassung einer unter Ih-Symmetrierestriktion per DFT-Ansatz optimierten Struktur (Mackayikosaeder) ist in Abbildung 104 dargestellt. Der Vergleich mit den auf Seite 112 abgebildeten Daten des Clusters Pd55− zeigt ähnli- che Abweichungen zur Modellfunktion sMtheo: Im Bereich um s = 3,8Å-1 ist das kleine lokale Maximum experimentell nur angedeutet. Die relativen Intensitäten der Streuma- xima stimmen bei s = 7Å-1 gut überein, was für das Anion mit der Modellstruktur nicht zu erreichen war. 5.3.5 Zusammenfassung und Diskussion Für Palladiumclusterionen im Größenbereich von 13 bis 147 Atomen konnte in der Gasphase der Strukturübergang zur Festkörperkristallstruktur (fcc) beobachtet und ein- deutig als Funktion der Atomzahl n bestimmt werden. Negativ geladene Palladium- cluster führen ab einer Größe von ca. 100 Atomen zu einem für fcc-Strukturen typi- schen Beugungsmuster, das ein asymmetrisches Doppelmaximum der Streufunktion bei s ≈ 4–6Å-1 aufweist (siehe Abbildung 105). Ansätze dieser Signatur sind bereits ab einer 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -2 0 2 4 (1) s / Å-1 -3 0 3 Rw = 5,6% 1. Ih
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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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