Molekularstrahlablenkung
Aktuelle Projeke

Die Bestimmung der magnetischen Momente mit den zuvor beschriebenen Ablenkmethoden unterliegen typischerweise systematischen und statistischen Fehlern im Bereich von 1% oder mehr. Bereits in den 1930er Jahren wurde für Atome die Methode der magnetischen Resonanz im Molekularstrahl (molecular beam magnetic resonance, MBMR) entwickelt, mit der Genauigkeiten im ppm-Bereich möglich wurden. Durch die Beobachtung von superatomarem Verhalten an Mn@Sn12 und einigen weiteren dotierten Zinn-Clustern eröffnet sich nun die Möglichkeit, Messungen dieser Art auch an Clustern durchzuführen, um deren magnetischen Momente mit zuvor nicht erreichter Präzision zu bestimmen. Außerdem könnten in solchen Spinresonanz-Experimenten Hyperfein-Wechselwirkungen aufgelöst werden, die Informationen über die Verteilung der Elektronendichte im Cluster und die Wechselwirkung zwischen Käfig und Dotierungsatom in endohedralen Käfigclustern versprechen.

Für dieses Experiment wurden bereits zwei Stern-Gerlach-Magnete, ein Magnet mit homogenem Magnetfeld und eine darauf angepasste Mikrowellenkavität für Frequenzen im Ka-Band (26.5-40 GHz) konstruiert und in die Apparatur eingebaut. Der Aufbau konnte bereits erfolgreich mit einem Europium-Atomstrahl getestet und kalibriert werden. Der Aufbau konnte erfolgreich mit einem Europium-Atomstrahl getestet werden. Aktuell werden entsprechende Messungen an superatomren Clustern wie NaSn12 vorbereitet.

Literatur

I. I. Rabi, S. Millman, P. Kusch, J. R. Zacharias, Phys. Rev. 1939, 55, 526–535.

Um weiterführende Informationen über die dielektrischen Eigenschaften von Clustern zu erhalten, ist es möglich den bestehenden Aufbau um ein weiteres inhomogenes elektrisches Feld zu erweitern. Mit diesem kann der durch das erste elektrische Feld abgelenkte Strahl refokussiert oder weiter aufgeweitet werden. Der Aufbau kann weiterführend dann so ausgearbeitet werden, dass elektrische Resonanzexperimente an Clustern durchgeführt werden können. Dieses Thema befindet sich jedoch noch in der Ausarbeitungsphase, wobei eine zweite Elektrode bereits konstruiert wurde.

Literatur

N. Ramsey, Molecular Beams 1956, Oxford University Press.

Im Rahmen des Sonderforschungsbereich Eisen, neu gedacht! soll untersucht werden, ob und wie sich die magnetischen und elektrischen Eigenschaften eines einzelnen Eisenatom in einer Umgebung von Tetrel-Atomen, wie z.B. Sn oder Si, ändern. Die Beobachtungen und Erkenntnisse der Messungen sollen dann dabei helfen, ein Grundverständnis für die isolierten Cluster zu entwickeln, die dann von anderen Gruppen, die am SFB beteiligt sind, beispielsweise auf Oberflächen deponiert und zur Katalyse genutzt werden können.

Zum einen müssen dazu die teilweise hochschmelzenden Tetrel-Eisen-Stäbe hergestellt und zum anderen in elektrischen und magnetischen Ablenkexperimenten untersucht werden. Für dieses Projekt konnten bereits SnFe-Stäbe hergestellt und -Cluster erzeugt werden, deren Ablenkprofile untersucht und verstanden werden müssen. Im weiteren Verlauf ist geplant, andere Tetrel-Eisen-Cluster herzustellen und zu vermessen.

Literatur

U. Rohrmann, R. Schäfer, J. Phys. Chem. C, 2015, 119, 10958-10961.