Entwicklung einer Tieftemperatur-FT-ICR Zelle und ihre Charakterisierung mittels Reaktionskinetiken und Synchrotron-Spektroskopie

  • In der Spektroskopie hat die Temperatur einen großen Einfluss auf das resultierende Spektrum und somit auf die Schlussfolgerung, die aus dem Spektrum erfolgt. Für Experimente mit Molekülen in einem Lösungsmittel ist eine Temperaturkontrolle kein Problem mehr. In der Gasphase finden spektroskopische Experimente jedoch häufig mit kühlenden Edelgasmatrizen statt, um ein Molekül zu kühlen, oder die zu untersuchenden Moleküle werden auf einem gekühlten Substrat deponiert, was nicht gerade einem Gasphasenexperiment entspricht. Ebenfalls zur Temperaturkontrolle verwendet wird die Stoßgaskühlung, bei der Moleküle durch Stöße mit Edelgasen gekühlt werden. Das verwendete Stoßgas thermalisiert jedoch durch Stöße mit der Vakuumkammer und wärmt sich dadurch auf. Der Bau einer Cryo-Apparatur zur Kühlung von kommerziell gekauften FT-ICR Zellen auf weniger als 20 K für Experimente in der Gasphase, um auf Edelgasmatrizen oder Substrate verzichten zu können und eine kalte Umgebung für ein Stoßgas zu haben, ist Kernpunkt dieser Dissertation. Entgegen der in anderen Arbeitskreisen vorhandenen, mit verflüssigten Gasen betriebenen Cryo-FT-ICR Zellen sollte diese Zellkühlung in einem weiten Temperaturbereich kontrollierbar sein und über einen langen Zeitraum eine minimale Temperaturschwankung um eine eingestellte Temperatur liefern. Gestestet wurde die neue Cryo-FT-ICR Zelle in Kaiserslautern mit Reaktionskinetiken von Nbn+ Metallclustern mit H2. Diese Kinetiken dienten dazu, das Verhalten der neuen Cryo-FT-ICR Zelle unter realen Bedingungen zu testen. Die vorgestellten Messungen zeigen eine Zunahme der relativen Geschwindigkeitskonstanten zu kalten Temperaturen hin. Dabei ist auch ein von der Clustergröße abhängiges Verhalten erkennbar. Eine weitere Installation der Cryo-Apparatur fand am GAMBIT (General Abstraction of Magnetic Moments at BESSY by Ion Trapping) Experiment beim Berliner Elektronen-speicherring BESSY II statt. Mit den nun möglichen XMCD (X-Ray Magnetic Circular Dichroism) Experimenten in der Gasphase wurden erste Messungen von Co11+ und Co17+ Metallclustern durchgeführt. Die aus diesen ersten Messungen erhaltenen magnetischen Gesamtmomente stimmen gut mit in anderen Arbeitsgruppen gefundenen Gesamtmomenten aus Stern-Gerlach Experimenten überein. Die zu den Gesamtmomenten zugehörigen magnetischen Spin- und Bahnmomente untersuchten Metallcluster, die erstmals für freie Cluster in der Gasphase ermittelt werden konnten, werden vorgestellt.

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Metadaten
Author:Heinrich Kampschulte
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-27019
Advisor:Gereon Niedner-Schatteburg
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2011/08/11
Year of Publication:2011
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2011/07/01
Tag:Cobaltcluster; Cryo; FT-ICR Zelle; Niob
GND-Keyword:Cluster; Clusterion; FT-ICR-Spektroskopie; Gasphase; Magnetischer Röntgenzirkulardichroismus; Massenspektrometrie; Reaktionskinetik
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Chemie
DDC-Cassification:541 Physikalische Chemie

$Rev: 12793 $