Bindungsverhältnisse und optisches Verhalten kleinster Gold-Silber-Legierungsbausteine

Die vorliegende Arbeit beschreibt den Aufbau und die Erprobung eines Laserspektroskopieexperimentes für die Aufnahme optischer Absorptionsspektren isolierter Clusterkationen in Molekularstrahlen. Experimentell wird die Photodissoziation der Cluster als Sonde für die Absorption von Photonen ausgenutzt, da es aufgrund geringer Teilchenzahldichten in typischen Molekularstrahlen kaum möglich ist, eine Lichtabsorption direkt zu messen. Absorbiert ein kleiner Cluster jedoch Photonen im UV-VIS-Spektralbereich, so führt dies in der Regel zu einer Dissoziation auf einer sehr kurzen Zeitskala, die massenspektrometrisch gut verfolgt werden kann und es gestattet, optische Übergänge über Dissoziationskanäle zu detektieren. Untersucht werden reine und gemischte Gold-Silber-Clusterkationen, deren geometrischen Strukturen durch einen Vergleich von experimentellen Absorptionsspektren mit Simulationen aufgeklärt werden können, die auf zeitabhängiger Quantenchemie basieren. Dazu werden zunächst Strukturkandidaten mit einem genetischen Algorithmus vorhergesagt, für die jeweils Absorptionsspektren berechnet werden. Ist die Struktur einer Molekularstrahlspezies aufgeklärt, so ist es im Anschluss möglich, elektronische Strukturinformationen aus den Rechnungen zu ziehen und etwas über die Bindungsverhältnisse in den Clustern zu lernen.

This work presents how optical absorption spectra of isolated clusters can be used to elucidate cluster structures. The spectra are measured by longitudinal beam depletion spectroscopy, where the photodissociation acts as a probe for photon absorption. Further, geometry candidates for the considered species are obtained using a genetic algorithm, while their optical response is simulated in the framework of time-dependent density functional theory. By a comparison of experimental with theoretical absorption spectra, structures of cluster species actually present in the molecular beam can be elucidated. Once the geometric structures are known, one can dig deeper into the electronic structure in order to shed light on the nature of bonding in the considered systems.