Seite - 256 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

256 Der Temperatureinfluss auf die Gleichgewichtsstruktur von Metallclusterionen 6.3.3 Zusammenfassung und Bewertung Für die mit Beugungsexperimenten untersuchten Aluminiumclusteranionen Aln−, die im Größenbereich zwischen 55 und 147 Atomen ausgewählt wurden, kann man resümie- ren, dass bis zu einer Temperatur von T = 530K in keinem Fall ein (vollständiges) Schmelzen beobachtet werden konnte. Die Gleichgewichtsgeometrien bei niedrigen Temperaturen (95K) zeigen anders als viele der bisher gezeigten Cluster der Über- gangsmetalle kein ikosaedrisches Bindungsmotiv. Ebenso findet man für Al55– kein wei- teres der typischen Beugungsmuster, das denen der Elemente in Kapitel 5.5 ähnelt. Vielmehr beobachtet man bereits bei dem Nanoteilchen Al147– die periodische Atoman- ordnung eines fcc-Festkörperkristalls. Solch eine frühe Ausbildung des makroskopi- schen Bindungsmotivs ist sehr bemerkenswert und wurde in dieser Arbeit sonst nur noch bei Clustern des Elements Palladium beobachtet. Im Übergangsbereich der Clustergrößen hin zu solchen fcc-Strukturen existieren mög- licherweise metastabile Spezies, die bei der Clustererzeugung z.B. durch epitaktisches Wachstum oder zu hohe Kühlraten entstehen können, und beim Erhöhen ihrer Tempera- turen in eine thermodynamisch stabile Konfiguration überführt werden. Sowohl Al116– wie auch Al128– zeigen in heißen Systemzuständen die für fcc-Strukturen charakteristi- schen Signaturen im Beugungsspektrum. Bei tiefen Temperaturen dahingegen zeigt sich insbesondere im Fall des Clusters Al116– ein deutlich verändertes Streubild. Die temperaturabhängigen Veränderungen der Clusterstrukturen lassen sich anhand der vorliegenden Beugungsdaten abschließend nicht eindeutig klären. Die untersuchten Spezies können sowohl in thermodynamischen wie auch metastabilen Zuständen vorlie- gen. Stoßdissoziationsexperimente von Jarrold et al. an kationischen Clustern2 aus einer Laserverdampfungsquelle und außerdem in einem kleineren Größenbereich gefundene Verhaltensähnlichkeiten zu anionischen Strukturen legen nahe, dass es sich bei den Be- obachtungen in den Beugungsexperimenten von Al116– und Al128– um thermisch indu- zierte Veränderungen an metastabilen Strukturen handeln könnte. Ebenso liegt es je- doch auch im Rahmen des Möglichen, dass die bei unterschiedlichen Temperaturen gebildeten und dann im TIED-Experiment untersuchten Clusterstrukturen den thermo- dynamischen Gleichgewichtsgeometrien entsprechen. Gegenüber Laserverdampfungs- quellen verläuft der Aggregationsprozess in einer Magnetronsputterquelle signifikant langsamer, was für die Bildung thermodynamischer Gleichgewichte von Vorteil ist. Zur Überprüfung der Hypothesen wäre es notwendig die generierten Clusterionen vor der Untersuchung einem systematischen Temperprozess zu unterziehen, was z.B. in einer vorgeschalteten Heizregion geschehen könnte. Hiermit könnte der mögliche Ein- fluss eines zu schnellen Clusterwachstums in der Aggregationsquelle oder die Existenz