II. Wissenschaftliche Vorträge

durch lokale Stabilitätsinseln geprägt wurden. Die Gesamtzahl an s-Valenzelektro-
nen im Cluster bestimmte also seine Stabilität.
Knight, Cohen et al. [2] erklärten diese (und andere verwandten) experi-
mentellen Beobachtungen mit einem einfachen quantenmechanischen Schalen-
modell, das seinerzeit schon in der Kernphysik Anwendung gefunden hatte und
in abgewandelter Form auch die Elektronenschalen der Atome im Periodensys-
tem der Elemente beschreibt. In diesem sphärischen „Jellium"-Modell trägt jedes
Metallatom ein delokalisiertes Valenzelektron zu einem kugelförmigen, homogen
positiv geladenen Potentialtopf bei. Die quantenmechanische Lösung dieses „Teil-
chen-im-sphärischen-Kasten"-Problems liefert partiell entartete Ein-Elektronen-
Niveaus in charakteristischer energetischer Reihenfolge. Die Füllungsfolge dieser
Niveaus entspricht den magischen Zahlen des Experiments. Die Maxima in den
Clusterhäufigkeiten bei den magischen Elektronenzahlen reflektierten somit die
lokalen Minima in Gesamtenergie pro Atom, die an den abgeschlossenen Jellium-
Schalen/Niveaus auftraten.
Das Jellium-Schalenmodell hatte den Reiz, dass es die Cluster Stabilitätsin-
seln in erster Näherung als Konsequenz der quantisierten elektronischen Struk-
tur metallischer Kugeln erklären konnte. Allerdings können Moleküle mit finiter
Atomzahl offensichtlich keine sphärisch-symmetrischen Strukturen ausbilden. So
folgten auch schon kurz nach der ersten Arbeit [2] weitere Adaptionen des An-
satzes, z.B. um spheroidale Verzerrungen des Jellium-Hintergrundpotentials zu
berücksichtigen. Der Autor dieser Zeilen begann seine eigenständige wissenschaft-
liche Karriere in der Chemie damit, die geometrische bzw. molekulare Strukturen
einzelner s'-Metallcluster aufzuklären - besonders auch die Molekülstrukturen
der „magischen" Clustergrößen.


Abb. 1: Nackter Au^ Cluster

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