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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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Aluminiumcluster 257 großer, hemmender Isomerisierungsbarrieren zwischen den Strukturmotiven eindeutig ausgeschlossen werden. Da die Beugungsspektren des TIED-Experiments – soweit bisher untersucht – unabhän- gig von den Betriebsparametern der Clusterquelle sind und i.d.R. mit einer einzigen Modellstruktur erklärt werden können, ist es allgemein und für die in den vorangegan- genen Kapiteln gezeigten untersuchten Clusterionen sehr wahrscheinlich, dass meta- stabile Spezies keine wesentliche Rolle spielen. Ebenso sind in anderen bis zum aktuel- len Zeitpunkt auf diese Weise untersuchten Systemen keine Hinweise auf das Nichtvor- liegen von Gleichgewichtsstrukturen entstanden.15,365,379 Generell auszunehmen von solch einer Gültigkeit sind dabei am ehesten jene Cluster aus Elementen, die bevorzugt in nicht-kompakten Strukturen vorliegen und wachsen. Hier sind große Isomerisie- rungsbarrieren leichter denkbar und so können metastabile Spezies auch nach einem langsamen Wachstumsprozess noch existieren. Zum Beispiel ist im Falle einiger kleiner kationischer prolater Bismutcluster die Bildung metastabiler Strukturen denkbar (siehe Kapitel 5.2). In solchen Systemen ist eine weitere Überprüfung durch tempernde Heiz- experimente wie oben beschrieben angebracht. Gesetzt aber den Fall, dass wegen nied- riger Fragmentationsbarrieren die Zerfallskanäle stets vor Isomerisierungsprozessen bevorzugt stattfinden, ist in einem Gasphasenexperiment wie TIED o.a. das Erreichen eines thermodynamischen Zustands generell nicht mit absoluter Sicherheit zu gewähr- leisten. Diese besonders interessanten Fälle sollten schließlich (sobald identifiziert) als Eichsysteme eingesetzt werden, um die Ergebnisse und Vergleichbarkeit verschiedener Clusterquellen und Untersuchungsmethoden zu bewerten und die damit zukünftig ge- wonnenen Erkenntnisse zu sichern.
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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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