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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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158 Strukturen von Metallclusterionen tur wird für den Palladiumcluster Pd55– gefunden (siehe ΔwsM in Abbildung 129). In der Tat findet man in der theoretischen elektronischen Beschreibung in Ih-Symmetrie signi- fikante imaginäre Schwingungsfrequenzen (~120i cm-1), die die Struktur in die abgebil- dete Ci-Symmetrie relaxieren. Vergleicht man die verschiedenen sMtheo-Modellfunktionen miteinander (Abbildung 129, rote Kurve), so fällt ein signifikanter qualitativer Unterschied des Verlaufs bei Co- balt gegenüber den anderen (Festkörper-) fcc-Elementen auf. Der Verlauf der sMtheo- Amplitude um s ≈ 5,8Å-1 ist deutlich runder und zeigt kein scharf begrenztes Maximum mit einer deutlich sichtbaren rechten Schulter wie in den übrigen Fällen. Diese Un- gleichheit findet man auch in den experimentellen Daten sMexp. Die sich hier ausdrü- ckende Besonderheit kann im Wesentlichen auf eine einfache strukturelle Größe redu- ziert werden, die im Folgenden diskutiert werden soll. Abbildung 129: Anpassungen von 3d- und 4d-Übergangsmetallen mit einer Mackayikosaeder- modellstruktur: Co (1), Ni (2), Cu (3), Pd (4) und Ag (5). Alle Modellstrukturen besitzen Ih- Symmetrie (Ausnahme Pd: Ci). In der Periode der Elemente steigt das Atomvolumen (siehe gestrichelte Markierung des zweiten Maximums). Der Wechsel in die vierte Periode zeigt eine signifikante Vergrößerung des Clusters. -2 0 2 4 -2 0 2 4 -2 0 2 4 -2 0 2 4 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -2 0 2 4 (3) -3 0 3 (1) -3 0 3 (2) -3 0 3 (4) -3 0 3 s / Å-1 (5) -3 0 3 Co Ni Cu Pd Ag
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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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