Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Physik

Fachgebiet: Experimentalphysik

Betreuer: PD Dr. Josef Tiggesbäumker



Norman Iwe
(e-mail: norman.iwe@uni-rostock.de )

Elektronische und optische Eigenschaften massen- und ladungsselektierter polyanionischer Silbercluster

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Experiment aufgebaut, das Untersuchungen mittels Photoelektronenspektroskopie an größen- und ladungsselektierten (poly-)anionischen Metallclustern ermöglicht. Die Auswertung aufgenommener Elektronensignale konzentriert sich auf die Entwicklung der elektronischen und optischen Eigenschaften von Silbernanoteilchen in Abhängigkeit von Clustergröße (N=3-800 Atome) und Ladungszustand (z=1-7 Überschusselektronen). Es zeigte sich, dass auch die Ablöseenergien der mehrfach negativ geladenen Systeme gut durch den etablierten Metallkugelansatz beschrieben werden. Weiter konnten Informationen zum charakteristischen Coulombbarrierenpotential durch Anwendung eines Modells, das Tunnelprozesse berücksichtigt, extrahiert werden. Die optischen Spektren lieferten klare Hinweise auf kollektive Anregungen der Valenzelektronen in den polyanionischen Metallclustern, wobei sich bei kleinen Clustergrößen teils erhebliche Abhängigkeiten vom Ladungszustand ergaben.

Within the scope of this work, a setup for conducting photoelectron spectroscopy experiments on size and charge-state selected (poly-)anionic metal clusters was developed. The evaluation of the recorded electron signals focuses on the development of the electronic and optical properties of silver nanoparticles as a function of size (N=3-800 atoms) and number of excess electrons (z=1-7). A good agreement was found between the electron detachment energies and the metallic sphere model. Further, information on the characteristic Coulomb barrier potential have been extracted by applying a model to the electron spectra which takes tunneling into account. The optical spectra show clear evidence for collective valence electron excitations in polyanionic metal clusters. The plasmon resonances show a dependence on the polyanionic charge state, especially pronounced for the smaller cluster sizes.