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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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Aluminiumcluster 241 1. C1, 1,48 eV, Rw = 5,1%347 2. Ih, 0,00 eV, Rw = 9,7% 3. Oh, 1,76 eV, Rw = 11,4% Abbildung 169: Verschiedene Isomere von Al55− mit Symmetrien, relativen Energien und Rw-Werten. In Abbildung 169 sind drei verschiedene Strukturisomere für Al55− aufgeführt. Neben dem Mackayikosaeder der Übergangsmetalle (2) kann ebenso ein Festkörperausschnitt (Kuboktaeder, Isomer 3) für die experimentell untersuchte Clusterstruktur ausgeschlos- sen werden. Alle drei Isomere wurden innerhalb eines Guptapotenzials für den Alumi- niumfestkörper relaxiert. Die dabei bestimmten relativen Energien sind als grobe weite- re Anhaltspunkte für eine Bewertung zu verstehen. Die Anpassungen der Isomere (2) und (3) führen zu Rw-Werten von mehr als 9% und ihre sMtheo-Modellfunktionen zeigen qualitative Abweichungen bei s = 3,8Å-1 bzw. s = 4,8Å-1 (siehe Abbildung 170). Die beste Übereinstimmung erreicht man mit einer verzerrt dekaedrischen Struktur (1). Die- se Struktur wurde von Ma et al. im Zuge der Untersuchung und Interpretation der elekt- ronischen Struktur von kalten Aluminiumclusteranionen mit Photoelektronenspektro- skopie vorgeschlagen.347 Der errechnete Rw-Wert für dieses Isomer beträgt 5,1%. Abbildung 170: Experimentelle sMexp-Funktion (schwarze offene Kreise) und theoretische sMtheo-Funktion (rote Linie) der drei folgenden Strukturmotive von Al55−: verzerrt deka- edrisch347 (1), Ikosaeder (Ih, 2) und Kuboktaeder (Oh, 3). Die blaue Linie entspricht der gewichteten Abweichung ΔwsM. (2) -2 0 2 -2 0 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 -2 0 2 -2 0 2 s / Å-1 -2 0 2 -2 0 2 (3) (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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