Wasserstoffchemisorption an einfachen Metallclustern - KOPS ...

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Wasserstoffchemisorption an einfachen Metallclustern - KOPS ...

3.1. Cluster

Abbildung 3.2.: Links: Der Potentialverlauf des Jelliummodells mit den sich ergebenden „ma-

gischen“ Zahlen aus dem Woods-Saxon-Potential für Na20. Die Energie der Zustände wird

über dem Abstand der Elektronen zum Clusterkern aufgetragen. Der Potentialverlauf liegt

zwischen dem idealen quadratischen Verlauf des harmonischen Oszillators und dem Kasten-

potential der Quantenmechanik. Die Zustände werden mit Elektronen gemäß den Hundschen

Regeln besetzt. Die Bezeichnungen der Zustände sind analog zu denen der Kernphysik, daher

ergeben sich die gleichen „magischen“ Elektronenzahlen für die Zustände [169].

Rechts: (a) Ein Massenspektrum von Na-Clustern. Die großen Peaks stellen die Cluster mit

abgeschlossenen elektronischen Schalen dar. (b) Änderung der Energie des Clusters durch

Erhöhung der Atomzahl um eins. Die Maximalpeaks bedeuten, dass bei der Anlagerung ei-

nes Atoms mehr Energie frei wird als beim vorigen [170].

Die „magischen“ Elektronenzahlen für Cluster sind nElektronen = (2),8,18,20,34,40,...

im Gegensatz zu den Schalenabschlüssen der Atome bei nElektronen = 2,8,18,36,54,....

Cluster mit einer der genannten „magischen“ Elektronenzahlen gelten als besonders stabil.

Als Krönung der Stabilität gelten sogenannte doppelt „magische“ Cluster die sowohl einen

geometrischen Schalenabschluß als auch einen elektronischen Schalenabschluß besitzen.

Als Beispiel hier dient Al − 13

mit 13 Aluminiumatomen und 40 Elektronen.

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