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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-83421
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8342/


Otto, Rico

Dynamics of a microsolvated ion-molecule reaction

Dynamik einer mikrosolvatisierten Ionen-Molekül Reaktion

Dokument1.pdf (6.865 KB) (md5sum: a97da249174a9498b00bb25c9e27e84a)

Kurzfassung in Englisch

The study of microsolvated anions allows us to bridge the gap between two extreme environments: the gas phase with isolated free moving particles on the one side, and the liquid phase where strong interactions with the solvent molecules occur on the other side. In this thesis we study absolute photodetachment cross sections of microsolvated anions in a cryogenic multipole ion
trap. Near threshold we use this technique to detect internal cooling of the trapped clusters. Furthermore we study the reaction dynamics of microsolvated OH−(H2O)n clusters with methyl iodide, using crossed beam ion imaging. To prepare the clusters at well defined internal energies, we combine the crossed beam setup with a multipole trap. Various reaction channels can be observed for different cluster sizes. For a nucleophilic displacement reaction we find that the number of observed reaction mechanisms decreases with increasing ion solvation.
Quantum chemical calculations support that this is caused by steric restrictions in the system. For a proton transfer reaction the dynamics change from forward scattering in the unsolvated system to backward scattering in the monosolvated system at high energies. A suppression for solvated products is observed, although they are energetically preferred. This can be understood with an unfavorable rearrangement in an intermediate reaction complex.


Kurzfassung in Deutsch

Die Untersuchung von mikrosolvatisierten Anionen ermöglicht es, eine Verbindung zwischen zwei extremen Umgebungen herzustellen: der Gasphase, mit isolierten und frei beweglichen Teilchen einerseits, und der flüssigen Phase, mit starken Wechselwirkungen zwischen Lösemittelmolekülen andererseits. In dieser Arbeit untersuchen wir absolute Photodetachment Wirkungsquerschnitte von mikrosolvatisierten Anionen in einer Tieftemperatur Multipol-Ionenfalle.
Nahe an der Schwelle können wir so die Kühlung der internen Freiheitsgrade der gespeicherten Cluster detektieren. Desweiteren untersuchen wir die Reaktionsdynamik von OH−(H2O)n Clustern und Methyliodid mithilfe von geschwindigkeitsabbildender Streuung. Um die Cluster bei wohl definierten internen Energien zu präparieren, haben wir einen Kreuzstrahlaufbau mit einer
Multipol-Ionenfalle kombiniert. Unterschiedliche Reaktionskanäle werden für verschiedene Clustergrößen beobachtet. Bei einer Nucleophilen Substitutionsreaktion beobachten wir, dass die Anzahl der auftretenden Reaktionsmechanismen mit zunehmender Solvatisierung der Ionen abnimmt. Quantenchemische Rechnungen zeigen, dass dieser Effekt auf sterische Einschränkungen während der Reaktion zurückzuführen ist. Bei einer Protonentransfer-Reaktion ändert sich die Dynamik von Vorwärtsstreuung im unsolvatisierten System hin zu Rückwärtsstreuung bei hohen Stoßenergien bei einfacher Solvatation. Eine Unterdrückung von solvatisierten Reaktionsprodukten wird beobachtet, obwohl deren Herstellung energetisch begünstigt ist. Dies kann über eine ungünstige Umordnung der Teilchen erklärt werden, die in einem Reaktionszwischenkomplex stattfinden muss.


SWD-Schlagwörter: Reaktionsdynamik , Ion , Ionen-Molekül-Reaktion , Photoablösung , Ionenfalle , Ionensolvatation
Freie Schlagwörter (deutsch): Kreuzstrahlaufbau , Molekularstrahl , Mikrosolvatation
Freie Schlagwörter (englisch): Crossed beam imaging , Microsolvation
Institut: Physikalisches Institut
Fakultät: Fakultät für Mathematik und Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Wester, Roland (Prof.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 21.10.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 10.11.2011
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