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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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282 Anhang A: Beugungsdaten weiterer Metallclusterionen dungsmotiven mit periodischer Fernordnung wird möglicherweise eine in den β-Schich- ten realisierte Nahordnung gebildet. Da das Beugungsmuster des größten Clusters Sn134− jedoch noch signifikant von einer β-Struktur abweicht (siehe Abbildung 187, rechts), ist davon auszugehen, dass sich eine Schichtung verschiedener Zickzacklagen erst für größere Cluster als günstig erweist. Die bei tiefen Temperaturen (T < 13,2°C) stabile Diamantstruktur kann für die untersuchten Clusteranionen bei T = 95K ausge- schlossen werden. Das dritte untersuchte Element der Gruppe 14 ist Blei. Anschließend an die Reihe von Kelting et al.383 untersuchten kleinen Clusterionen beider Ladungszustände (Pbn+/−, n = 4–15) sind Beugungsdaten für Pb16− und Pb17− sowie Pb55− (vgl. die Serie der 55- atomigen Clusterionen in den Kapiteln 5.5 und 6.3) aufgenommen worden. Weitere IMS-Studien von Jarrold et al. für Bleiclusterkationen ergaben kompaktere Strukturen (n < 40) verglichen mit den leichteren Elementen Sin+, Gen+ und Snn+.384 Käfigstruktu- ren werden für Pb13− (Ikosaeder plus Adatom) und Pb14− (zweifach überkapptes hexa- gonales Antiprisma) gefunden.385 Die sMexp-Funktionen der Clustergrößen n = 16 und 17 zeigen einen ähnlichen Verlauf und es liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit dasselbe Strukturmotiv zugrunde. Der größe- re Cluster Pb55− weicht von dem qualitativen Verlauf insbesondere beim ersten Maxi- mum der Streuamplitude ab. Man beobachtet, dass die sMexp-Funktion zu kleineren s- Werten geschoben ist. Dies könnte auf eine weniger kompakte Struktur wie bei den kleinen Cluster vorliegend hindeuten. Eine mögliche Erklärung dieses Verhaltens wird im anschließenden Abschnitt A.2 diskutiert. Weder eine aus Kapitel 5.5 für 55-atomige Cluster typische Struktur noch ein Ausschnitt aus der fcc-Struktur stimmt mit dem ex- perimentellen Beugungsspektrum überein. Abbildung 189: Experimentelle sMexp-Funktion (genäherter Hintergrund) der Bleiclusteranionen Pb16−, Pb17−, Pb55− sowie eine simulierte sMtheo-Funktion eines fcc-Festkörperausschnitts. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 s / Å-1 16 55 simulierter Festkörperausschnitt (Pb55) 17
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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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