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186 Strukturen von Metallclusterionen
Abbildung 143: Auswahl von Strukturmotiven mit geometrischen Schalenabschlüssen.
Magische Abschlüsse des Ikosaeders, des Inodekaeders und des Kuboktaeders aus k
Schalen erfüllen dieselbe folgende Gleichung: ( ) 3
210
115
13
3N
k k k
k=
− + − . Durch
Abschneiden von Kanten der platonischen Grundpolyeder lassen sich verschiedene von
dem ursprünglichen Körper abgeleitete Strukturen erzeugen (z.B. Ino- und Marksdeka-
eder). Die Unterscheidung in Flächen- (b), Kanten- (c) und Eckatome (d) führt zu ver-
schiedenen Beiträgen zur Gesamtbindungsenergie Ec:
2 3 1 3
cE aN bN cN d
/
/=
+ + + . (68)
Dabei steht der erste Summand aN repräsentativ für den Volumenbeitrag (vgl. Kohä-
sionsenergie des Festkörpers). Der Minimierungsprozess der Gesamtenergie führt zu
einem Wettbewerb zwischen internen und Oberflächenatomen: Die höher koordinierten
Volumenatome tragen einen größeren Einzelbeitrag bei, jedoch führt eine kompakte, die
Oberflächenenergie reduzierende Koordination zu einer sphärischen Partikelgestalt, die
wiederum darauf einwirkt und innere Gitterverspannungen zur Folge hat. Eine brauch-
bare Größe zur Beschreibung der Stabilität von unterschiedlich großen Nanoteilchen ist
die Überschussenergie Δ(N), die sich auf die perfekte Festkörperstruktur des Metalls
bezieht:
( ) ( )2
3c c
E N N
N
N /
ε−
∆ = . (69)
Sie entspricht der Differenz der Gesamtbindungsenergie Ec(N) und der Einteilchenener-
gie im Festkörper εc bezogen auf die Oberfläche des Clusters (N2/3). Tabelle 13 sind für
ikosaedrische Silbercluster als Funktion der Schalenanzahl beispielhaft die Partikelgrö-
ßen und der relative Anteil an Oberflächenatomen zu entnehmen.
hcp-57 mdek-75 inodek-85 okt-85
dek-105 Ih-115 inodek-147 iko-309
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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
- Abstract
- 1 Einleitung 1
- 2 Elektronenbeugung in der Gasphase (GED) 5
- 3 Das TIED-Experiment 15
- 4 Heuristik der Clusterstrukturfindung 35
- 5 Strukturen von Metallclusterionen 45
- 5.1 Kleine Käfigstrukturen magnetisch dotierter Goldcluster (M@Aun−, M = Fe, Co, Ni; n = 12–15) 45
- 5.2 Ladungsabhängige Strukturunterschiede von kleinen Bismutclustern 68
- 5.3 Palladiumcluster (Pdn−/+, 13 ≤ n ≤ 147) 91
- 5.4 Wasserstoffadsorptionseigenschaften von massenselektierten Palladiumclustern 128
- 5.5 3d-/4d-/5d-Übergangsmetallcluster aus 55 Atomen 152
- 5.6 Strukturelle Entwicklung später Übergangsmetallcluster (Co, Ni, Cu, Ag) 184
- 6 Der Temperatureinfluss auf die Gleichgewichtsstruktur von Metallclusterionen 205
- 7 Statistische Untersuchungen zur Datenanalyse 259
- 8 Zusammenfassung und Ausblick 273
- Anhang A: Beugungsdaten weiterer Metallclusterionen 279
- A.1 Entwicklung der Clusterstruktur verschiedener Elemente der Gruppe 14 (Si, Sn, Pb) 279
- A.2 Schmelzen des Clusters Pb55− 283
- A.3 Der Zinncluster Sn13+ 379 286
- A.4 Strukturmotiv von Clustern des bcc-Elements Tantal 288
- A.5 Thermisch induzierte Oberflächenrekonstruktion beinahe geschlossenschaliger Silbercluster (Ag55±x−, x = 1–2) 290
- A.6 Möglicher Strukturübergang bei Silberclusterionen (Agn−, n = 80–98) 295
- A.7 Reine Goldcluster größer 20 Atome 296
- Anhang B: Apparative Entwicklung 305
- Anhang C: Einfluss der Fallengeometrie auf große Streuwinkel 311
- Anhang D: CNA-Analyse des zehnatomigen Strukturensembles 313
- Anhang A: Beugungsdaten weiterer Metallclusterionen 279
- Abbildungsverzeichnis 321
- Tabellenverzeichnis 331
- Literaturverzeichnis 333