Clusterforschung isolierter Teilchen im Molekularstrahl vs. Liganden-stabilisierter Spezies in kolloidalen Lösungen
Eine Untersuchung der optischen Eigenschaften von Sn₁₄ Clustern
03.09.2020
Die Clusterforschung isolierter Teilchen im Molekularstrahl unterscheidet sich grundlegend von der Präparation und Charakterisierung meist Liganden-stabilisierter Nanopartikel in kolloidalen Lösungen. Während erstere besonders für eine Aufklärung fundamentaler Eigenschaften geeignet ist und damit zur klassischen Grundlagenforschung zählt, stellt die Synthese von Clustern in Lösung einen direkten Weg dar, um potentielle Anwendungen in z.B. der Katalyse zu erforschen. Es ist daher von zentralem Interesse zu klären inwiefern Ergebnisse aus der Gasphase auf Clustersysteme in Lösung übertragbar sind. In diesem Zusammenhang haben wir erstmals isolierte Cluster, hier Sn₁₄, im Molekularstrahl in Hinblick auf ihr optisches Verhalten untersucht und mit einem Liganden-stabilisierten Analogon in einer Benzol-Lösung verglichen.
Dabei beobachteten wir eine beachtliche Ähnlichkeit in den Absorptionsspektren beider Spezies, die aufgrund der sich unterscheidenden Struktur und Zusammensetzung, sowie der chemischen Umgebung nicht zu erwarten gewesen wäre. Mit Hilfe elektrischer Ablenkmessungen und intensiven quantenchemischen Analysen konnte auf ein interessantes Wechselspiel verschiedener sich gegenseitig unterdrückender physikochemischer Effekte geschlossen werden. Dabei stabilisieren die Liganden eine hochsymmetrische Topologie des Clusters, die in stark betonten Absoprtionsbanden resultiert und zudem blauverschoben sind im Vergleich zur Gasphase. Dies wirkt der durch das Lösungsmittel verursachten Rotverschiebung und der Verbreitung einzelner Anregungsbanden im Absorptionsspektrum entgegen. Diese Ergebnisse sind von Interesse für eine vielzahl weiterer Nanocluster und betont die Wichtigkeit in Zukunft Liganden-stabilisierte Cluster im Molekularstrahl zu untersuchen.
