The special conditions provided by the ultracold and liquid environment of helium nanodroplets allow the formation of unusual and unique structures from embedded complexes. A recent example is magnesium atoms, which show evidence for the formation of a metastable structure called foam, in which single atoms are separated by a layer of helium. The present work focuses on the electronic properties of the foam, which were studied by photoelectron spectroscopy. The photoemission spectra show characteristic features which are assigned to the ionization from highly excited atomic states. This is attributed to a collapse of the photoexcited ensemble, which is accompanied by an energy transfer to the foam atoms. The maximum number of atoms that can be stabilized in the droplet is obtained by analyzing the doping dependence of the photoelectron features with respect to the pick-up statistic. Mass spectrometry studies on heavily doped droplets show the formation of magnesium clusters. The ionization potentials of small MgN clusters are determined by recording cluster ion yield as a function of the photon energy.
Die besonderen Bedingungen der Helium Nanotropfen, die in der ultrakalten und flüssigen Umgebung herrschen, können zur außergewöhnlichen und einzigartigen Strukturen eingebetteter Komplexe führen. Ein aktuelles Beispiel sind die Magnesiumatome, die Hinweise zeigen auf die Bildung einer metastabilen „Schaum“-Struktur, bei der einzelne Mg-Atome durch eine Heliumschicht getrennt sind. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf den elektronischen Eigenschaften dieses Schaums, die mit Photoelektronenspektroskopie untersucht wurden. Die Photoemissionsspektren zeigen charakteristische Merkmale, die der Ionisation aus hochangeregten atomaren Zuständen zugeordnet werden können. Ursache ist der Kollaps des photoangeregtem Ensembles, der von einem Energietransfer auf die Schaum-Atome begleitet wird. Durch eine Analyse der Dotierungabhängigkeit der Photoelektronen Signale in Hinblick auf die Pick-up Statistik wurde die Maximalzahl an Atomen, die in einem Tropfen stabilisiert werden können, bestimmt. Massenspektrometrische Untersuchungen der Ionen stark dotierter Tropfen zeigen ein intensives Signal an Magnesiumclustern. Durch die Aufnahme der Ionenausbeuten als Funktion der Photonenenergie wurde die Ionisationspotentiale kleiner MgN Cluster ermittelt.