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Nanostrukturen und Grenzflächen Poster: Do., 13:00–15:30 D-P308
Innerschalenanregung und elastische Lichtstreuung von freien, massenselektierten
Nanopartikeln
E. Rühl 1 , H. Bresch 2 , B. Langer 1,3 , R. Lewinski 2 , P. Brenner 2 , R. Flesch 2 ,
C. Graf 2 , T. Martchenko 4 , O. Ghafur 4 , M.J.J. Vrakking 4
1 Physikalische Chemie, Freie Universität Berlin, Takustr. 3, 14195 Berlin – 2 Institut für
Physikalische Chemie, Universität Würzburg, Am Hubland, 97074 Würzburg – 3 Max-
Born-Institut, Max-Born-Str. 2a, 12489 Berlin – 4 FOM Institut AMOLF, Amsterdam,
Niederlande
Es werden erste Resultate eines neuen experimentellen Ansatzes vorgestellt, mit dem
freie, massenselektierte Nanopartikel in einem Strahl unter Nutzung von Synchrotronstrahlung
untersucht werden. Die Präparation der Nanopartikel erfolgt entweder aus
Lösungen oder mit Hilfe von Methoden der Kolloidchemie, mit denen sich strukturierte
Nanopartikel herstellen lassen. Die Partikel werden zunächst durch einen Aerosolgenerator
in die Gasphase gebracht, wobei die Größenselektion mit Hilfe eines differentiellen
Mobilitätsanalysators gelingt. Eine aerodynamische Linse erlaubt die Fokussierung des
kontinuierlichen Teilchenstrahls im Hochvakuum auf die Synchrotronstrahlung. Die
elektronische Struktur der freien Partikel wird im Bereich der Innerschalenanregung
mittels totalen Elektronenausbeuten charakterisiert. Dadurch lassen sich freie Nanopartikel
variabler Größe ohne Kontakt zu einem Substrat unter Vermeidung von Strahlenschäden
im Bereich der Rumpfniveauanregung charakterisieren. Erste Experimente
erfolgten an größenselektierten NaCl-Nanopartikeln (Radius: 50-175 nm) im Bereich
der Cl 2p- und der Na 1s-Anregung. Der Bereich der O 1s-Absorption zeigt, dass die
Partikel kaum Wasser enthalten. Nanoskopische Salzpartikel, die Kristallwasser enthalten
(Na2SO4·10 H2O), liefern dagegen eine intensive O 1s-Absorption. Diese ist zur
Untersuchung der Bindungsverhältnisse des im Kristallgitter gebundenen Wassers von
Interesse.
Der Einfluss von äußeren Beschichtungen auf die elektronische Struktur von freien
Nanopartikeln wird an Core-Shell-Partikeln studiert. ZnS-Nanopartikel (r=60 nm), die
mit einer 5 nm dicken SiO2-Schale umgeben sind, wurden untersucht. Es werden Unterschiede
in der elektronischen Struktur zwischen unbeschichteten und beschichteten
ZnS-Partikeln diskutiert.
Experimente zur winkelaufgelösten, elastischen Lichtstreuung lassen sich am Nanopartikelstrahl
bis in den weichen Röntgenbereich durchführen. Daraus können Strukturinformationen
zur nanoskopischen Materie in Verbindung mit Simulationsrechnungen
gewonnen werden. Ebenso lässt sich mit dem Ansatz die spektrale Abhängigkeit der
optischen Eigenschaften nanoskopischer Materie im Bereich der Rumpfniveauauregung
bestimmen.