The chemical potential of metal atoms in small isolated particles

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Im vorliegenden Projekt soll das chemische Potential von Metallatomen in kleinen isolierten Teilchen (Clustern) in Abhängigkeit der Größe und inneren Temperatur der Cluster mit Hilfe eines Molekularstrahlexperimentes untersucht werden. Dazu wird die Kondensationswärme, die bei der Deposition der Cluster frei wird, mit Hilfe eines neuartigen Nanokalorimeters gemessen. Die so gewonnenen Kondensationswärmen erlauben eine direkte Bestimmung der Bildungsenergien von Clustern eines schmalen Größenbereiches. Ergänzende Messungen in Abhängigkeit der inneren Clustertemperatur ermöglichen die Bestimmung der Freien Bildungsenergie und somit des chemischen Potentials der Metallatome in den im Vakuum isolierten Clustern. Die Abhängigkeit des chemischen Potentials von Erdalkalimetallatomen in isolierten Clustern ist dabei von besonderem Interesse. Ausgehend von den schwach gebundenen Dimeren wie z.B. Be2 oder Mg2 muß sich mit wachensender Clustergröße eine metallische Bindung ausbilden und in den Werten des chemischen Potentials bemerkbar machen. Bei den größeren Clustern lassen sich im Rahmen eines thermodynamischen Beschreibungsmodells Oberflächenenergien und -entropien der Cluster bestimmen, die für viele Bereiche der Chemie von Interesse sind.