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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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122 Strukturen von Metallclusterionen Größe von 85 Atomen zu erkennen und werden einem strukturellen Übergangsbereich zugeordnet. Wahrscheinlich ist in diesem Übergangsbereich ein dekaedrisches Bin- dungsmotiv beteiligt, was als geometrische Form für fcc-Elemente nicht als untypisch gilt.196 Prinzipiell besteht die Möglichkeit, dass unter den experimentellen Temperatu- ren (T = 95K) zeitgleich mehrere Strukturmotive im thermodynamischen Gleichgewicht vorhanden sind, sofern diese energetisch (elektronisch) nahe beieinander liegen. Im Übergangsbereich kann von solchen Bedingungen am ehesten ausgegangen werden. Geometrische Schalenabschlüsse zeigen i.d.R. eine besondere Stabilität, sodass hier die energetischen Unterschiede verschiedener Motive größer sein können. Die bei einem Dekaederschalenabschluss (Marksdekaeder) zur Überprüfung gefundene Struktur des Clusters Pd75− zeigt zweifellos ein dominierendes dekaedrisches Bindungsmotiv. Abbildung 105: Struktureller Übergang in Palladiumclusteranionen (Pdn−) hin zur Festkör- perstruktur (fcc) zwischen n = 85–105 Atomen. Dargestellt ist die experimentelle sMexp- Funktion mit genäherter Hintergrundsfunktion. Für kleinere Palladiumclusteranionen (Pd13−, Pd14−) findet man einen schichtähnlichen Strukturtyp. Abweichend hiervon zeigt eine zweilagige Struktur, die kompakter als die vorgeschlagene erscheint, im Falle von Pd13− die beste experimentelle Übereinstim- mung. Das bis zu einer Größe von 26 Atomen weiter vorherrschende Strukturmotiv wird von sich durchdringenden ikosaedrischen (13er-) Koordinationen gebildet, die zum Teil nicht abgeschlossen oder mit Adatomen erweitert sind. Angrenzend an den struktu- rellen Dekaeder/fcc-Übergang können von einem zweischaligen Mackayikosaeder ab- geleitete Clusterstrukturen identifiziert werden. 0 30 -50 0 50 100 -50 0 50 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -10 0 10 n=65 n=38 n=55 n=75 s / Å-1 0 30 0 100 -50 0 50 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -100 0 100 n=105 n=85 n=95 n=147 s / Å-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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