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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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292 Anhang A: Beugungsdaten weiterer Metallclusterionen gen für x = 1–2 wie für Kupferverbindungen beobachtet bei ca. T = 600K. Lediglich für x = 0 ist eine Reduktion des Schmelzpunkts um bestenfalls 20K feststellbar. Das ver- wendete Potenzial sagt demnach keine früher eintretende Verflüssigung voraus. Abbildung 196: links – Aus MD-Simulationen unter Verwendung eines Guptapotenzials189 ge- wonnene Größen der Cluster Ag54 bis Ag57 bei verschiedenen Temperaturen T (kanonisches Ensemble): Wärmekapazität Cv und Lindemannindex δL. Abweichungen zur geschlossenen 55er-Struktur (schwarze Kurve) führen zu reduzierten Schmelztemperaturen (Cv-Maximum) und vorgelagerten Strukturübergängen (δL zeigt z.T. eine Stufe). rechts – Momentaufnahmen verschiedener Strukturisomere von Ag54 bei verschiedenen Temperaturen T. Um 450K findet ein Strukturübergang statt, bei dem das Zentralatom heraustritt (weiße Pfeile). Die Mobilitäten der Atome, gemessen mit Hilfe des Lindemannindex δL, zeigen für Cluster mit Adatomen (Ag56, Ag57) einen frühen Anstieg. Die Analyse der simulierten Trajektorien zeichnet jedoch ein leicht verändertes Bild: Die in die Oberfläche eindrin- genden überschüssigen Atome verharren tendenziell länger innerhalb der äußeren Schicht als es bei Kupferclustern zu beobachten war (ca. 75% der Zeit gegenüber 10% beim 3d-Element). Ein konzertiertes Verschieben der Oberfläche mit dem Herausdrü- cken eines entfernt liegenden Atoms findet nicht statt. Erklärbar wird das Verhalten durch die größeren Bindungslängen des Silbers, aufgrund deren die einzelnen Schalen des Ikosaeders weiter Außen aufgebaut werden und die Spannung zwischen den Ato- men der äußersten Schicht und zu der darunter liegenden wegen der nicht optimal raum- füllenden Körpergeometrie tendenziell erhöhen. Das Einfügen eines Extraatoms in eine solche Oberfläche findet nun leichter statt. Möglicherweise ist auch eine höhere Akzep- tanz gegenüber einer Abweichung zur optimalen Ag–Ag-Bindungslänge gegeben. Die 2 3 4 5 6 7 8 9 200 400 600 800 1000 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 Ag54 Ag55 Ag56 Ag57 T (K) 450K 200K
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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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