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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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302 Anhang A: Beugungsdaten weiterer Metallclusterionen teverteilung, die im Zentrum ein Loch (mit ~20% der Dichte im Festkörper) aufweist, und somit die Präferenz von käfigartigen Strukturen erklären kann. Dieses Jelliumiso- mer ist zwar nicht die stabilste Konfiguration für diese Elektronenzahl, jedoch ist es gegenüber dem globalen Minimum nahezu isoenergetisch. Vergleicht man die Jelliumgestalt des UJM für 22 Valenzelektronen, was in erster Nä- herung dem Cluster Au21– entspräche, so wird hier eine spindelförmige oder eine (iso- energetische) flach-dreidimensionale Form vorhergesagt (siehe Abbildung 208). Letzte- re entspricht sehr gut den in der Clusterreihe Au21– bis Au24– eingenommenen flachen Raumbeanspruchungen. Abbildung 208: 3D-Isoelektronendichteoberfläche und 2D-Konturdarstellungen (Schnitte) für 22 Elektronen in einem Ultimate Jellium-Modell (UJM) nach Manninen et al.. Abbildung entnommen: 404. Au25−, Au21+ und Au34+ Der sMexp-Verlauf der Goldclusterionen Au25−, Au21+ und Au34+ lässt einige Vermutun- gen zu (siehe Abbildung 209): 1. Der weitere strukturelle Verlauf für Goldclusteranio- nen wird bei 25 Atomen fortgesetzt (vgl. Au24–). 2. Wie für den anionischen Cluster bereits gezeigt, wird nicht die bei den Clustern Au20+/– aufgetretene pyramidale Struktur gefunden. 3. Der Cluster Au34+ besitzt eine kompakte Struktur. Möglicherweise wird dieselbe chirale C3-Struktur in beiden Ladungszuständen realisiert.304 Eine energetisch etwas günstigere C1-Struktur ist möglicherweise ebenso im Experiment vorhanden (Mi- schung 50:50 ergibt Rw = 2,0%).
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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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