Manfred Kappes

Da die verwendeten Gasaggregations-Clusterquellen immer nackte Metall-
cluster in breiten Größenverteilungen erzeugten, mussten neue experimentelle
Methoden entwickelt werden, die es erlaubten, trotzdem die Clustereigenschaften
teilchengrößenspezifisch zu bestimmen. Am einfachsten wurde das über (neue)
massenspektrometrische Verfahren realisiert, mit denen ionisierte Cluster nach ih-
rem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis aufgetrennt werden konnten. Übrigens: mehr
als 100 Jahre nach der ersten massenspektrometrischen Trennung unterschiedlich
schwerer Neon-Isotope (2°Ne+ und 22Ne+) durch J. J. Thomson entwickelt sich
das Feld der Massen-spektrometrie (MS) weiterhin rasant. Vor allem Anwendun-
gen im biomedizinisch-analytischen Bereich haben aus dem vermeintlich ver-
staubten Verfahren in den letzten Jahren eine Milliardenindustrie werden lassen.
Massenspektrometrie wird durch neue apparative Methoden stetig vorangetrieben
- heutzutage hauptsächlich auf dem Gebiet der sogenannten Hybrid-Massenspek-
trometrie. Darunter versteht man die Kopplung der eigentlichen hochauflösenden
Massen-bestimmung (bzw. der Trennung von Molekülionen nach ihrem Masse-
zu-Ladungs-Verhältnis) mit mindestens einer weiteren Methode zur Charakte-
risierung der physikalisch-chemischen Eigenschaften der isolierten lonensorte.
Beispielsweise lassen sich die Lichtabsorptions- und Fluoreszenzeigenschaften
massenselektierter Metallclusterionen mit geeigneten Laserverfahren untersu-
chen. Auch kann die geometrische Struktur der Ionen durch Elektronenbeugung
oder über lonenmobilitätsspektrometrie (IMS) bestimmt werden. Wir haben
über die Jahre viele solcher Hybrid-Massenspektrometrischen Verfahren mitent-
wickelt und nutzen sie weiterhin intensiv zur Bestimmung der Strukturen von
Molekül- und Clusterionen. In den 2000 'er Jahren lag dbzgl. unser Fokus auf der
Strukturbestimmung nackter Gold- und Silberclusterionen. Besonders die kleinen
Goldcluster zeigten Strukturen, die stark von Jellium-Kugeln abwichen - nämlich
planare Topologien. Bei Goldclusteranionen tritt der entsprechende Übergang zu
dreidimensionalen Strukturen beispielsweise erst zwischen Au - und Au - auf [3].
Größere Goldclusteranionen haben zwar kompakte Strukturen, können aber (im
Gegensatz zu Kugeln) auch chiral sein wie in Abb. 1 für den Fall von Au34~ gezeigt
[4].
Parallel zu unseren Arbeiten an nackten Clustern etablierte sich in den frühen
2000'ern in der anorganisch-physikalischen Chemie ein neues Arbeitsgebiet. Es
gelang nämlich verschiedenen Arbeitsgruppen, homologe Reihen unterschiedlich
großer, monodisperser ligandenstabilisierter Goldcluster im Gramm-Maßstab zu
synthetisieren (und etwas später auch ligandenstabilisierte Silber- und Kupferclus-
ter). Wohingegen die nackten Cluster in apparativ sehr aufwendigen Versuchen in
typischen Probengrößen von nur ca. 105-106 massenselektierten Teilchen unter-
sucht werden müssen, konnten die weit größeren Mengen an ligandenstabilisierten
Münzmetallclustern nunmehr mit allen gängigen Methoden der Molekülchemie
und damit sehr viel genauer charakterisiert werden (u.A. röntgen-kristallogra-

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