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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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269 (in %) der simulierten Struktur für die Teilensembles: 5,2 ± 0,3 (OCT), 4,7 ± 0,3 (PBPY), 5,6 ± 0,5 (TP), 5,6 (TAP), und 4,9 ± 0,4 (Rest). Die Abweichungen der mittle- ren Perzentile P5 betragen maximal 1%. Eine Unterscheidung der Isomere ausschließ- lich anhand ihrer Gestalt ist innerhalb der Untergruppen nicht mehr möglich. Ein ausreichender Kontrast ist in den meisten Fällen zwischen den Strukturfamilien gegeben. Wie in der ungewichteten R-Studie sind die mittleren P5-Werte um ca. den Faktor zwei bis vier größer als die Rw-Werte für Modellisomere desselben Teilensem- bles. Auch die relativen Ähnlichkeiten der Strukturen (Reihenfolge der Anpassungsfä- higkeit) verhalten sich unverändert. Die größte Abweichung ist bei der einzigartigen Struktur TAP festzustellen. Die Gewichtung führt in den meisten Fällen zu einer Reduk- tion des P5-Wertes. Tabelle 28: Mittlere Rw-Werte (in %) und Standardabweichung des Perzentils P5 simulierter Streudaten (mit weißem Rauschen) verschiedener Vertreter der Strukturfamilien OCT, PBPY, TP, TAP und andere (Rest) bezogen auf alle Modellstrukturen eines Strukturtyps (Teilensem- ble). Insgesamt wurden 49.729 Werte berücksichtigt. Teilensemble simuliert OCT PBPY TP TAP Rest OCT 6,1 ± 0,5 15,6 ± 1,6 11,3 ± 1,4 25,4 ± 1,7 7,7 ± 1,0 PBPY 14,9 ± 1,9 5,2 ± 1,7 11,7 ± 0,9 15,8 ± 1,8 5,9 ± 0,8 TP 11,7 ± 1,7 12,4 ± 1,4 5,6 ± 0,5 16,5 ± 1,0 10,0 ± 1,2 TAP 28,9 ± 2,0 20,7 ± 1,9 18,8 ± 2,0 5,6 22,4 ± 2,2 Rest 12,5 ± 2,8 7,3 ± 3,1 10,7 ± 1,2 17,6 ± 2,9 5,8 ± 0,9 Zusammenfassung und Diskussion Es kann zusammengefasst werden, dass ein Ähnlichkeitskriterium bezüglich der mole- kularen Streufunktion sM einer Struktur erfolgreich für ein abgeschlossenes Ensemble zehnatomiger Isomere (223 Stück) beschrieben werden konnte. Dies lässt sich in Form des gewichteten und ungewichteten Gütefaktors (R(w)-Wert) bewerten. Die Definition gelingt anhand der aus einer CNA-Analyse gewonnenen charakteristischen Signaturen für verschiedene Koordinationspolyeder. Das Ensemble lässt sich in fünf Klassen kate- gorisieren: OCT, PBPY, TP, TAP und verzerrte Konfigurationen (sog. Zwischenisome- re), die zum Großteil eine Untergruppe der PBPY-Struktur darstellen. Anhand der Häu- figkeiten der Signaturen können graduelle Ähnlichkeiten zwischen den Gruppen ver- standen werden (siehe Auflistung der CNA-Paare im Anhang D). Zum Beispiel stim- men OCT und TP besser überein als PBPY. Ebenso wird erklärbar, wieso die Struktur TAP als einzigartig benannt werden kann und sich so stark in ihrem Beugungsbild von anderen Strukturmotiven unterscheidet.
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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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