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Konventionelle Puls-NMR an 129Xe auf Einkristalloberflächen
In dieser Arbeit wurde mit konventioneller Puls-NMR die chemische Verschiebung von kernspinpolarisiertem 129Xe auf verschiedenen Präparationen der (111)-Oberfläche eines Iridium-Einkristalls untersucht. Das Experiment war als Nachweis der prinzipiellen Machbarkeit (proof of principle...
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| Main Author: | |
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| Contributors: | |
| Format: | Doctoral Thesis |
| Language: | German |
| Published: |
Philipps-Universität Marburg
2004
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| Subjects: | |
| Online Access: | PDF Full Text |
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| Summary: | In dieser Arbeit wurde mit konventioneller
Puls-NMR die chemische Verschiebung von kernspinpolarisiertem
129Xe auf verschiedenen Präparationen der (111)-Oberfläche
eines Iridium-Einkristalls untersucht. Das Experiment war als
Nachweis der prinzipiellen Machbarkeit (proof of principle) von
NMR an Adsorbaten auf Einkristalloberflächen angelegt. Die
magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) ist eine der
erfolgreichsten physikalischen Methoden. Seit Anfang der 1980er
Jahre wird Xenon für die Untersuchung von Oberflächen
verwendet. Die geringe Empfindlichkeit der NMR schränkte
bislang ihre Verwendung auf Proben mit großer Oberfläche (z. B.
Partikel) ein. Durch die Verwendung von kernspinpolarisiertem
Xenon konnten auf diesem Gebiet große Fortschritte erzielt
werden. Die Übertragung dieser Technik auf
Einkristalloberflächen erlaubt eine detaillierte Kontrolle des
untersuchten Systems. Damit verbunden ist eine um mehrere
Größenordnungen kleinere Zahl von Adsorptionsplätzen. In den
vergangenen Jahren wurden die Voraussetzungen für die
erfolgreiche Durchführung konventioneller Puls-NMR auf
Einkristallen unter UHV-Bedingungen mit höchst polarisiertem
Xenon geschaffen. In dieser Arbeit ist es erstmals gelungen,
das NMR-Signal einer atomaren Lage 129Xe adsorbiert auf der
Oberfläche eines Ir-Einkristalls zu detektieren. Der Einfluss
unterschiedlicher Präparationen des Substrats auf die chemische
Verschiebung sigma konnte nachgewiesen werden. Für
Xe/CO/Ir(111) und Xe/CH3C/Ir(111) liegen sie bei sigma=153 ppm
bzw. sigma=193 ppm. Für Xe/Ir(111) wurde die chemische
Verschiebung zu sigma=853 ppm bestimmt. Dieser Wert liegt weit
außerhalb dessen, was man für physisorbiertes Xenon erwartet.
Auf CO wurde eine Temperaturabhängigkeit der chemischen
Verschiebung von -3,3 ppm/K gemessen. Das System weist im
Vergleich zu Partikeln einen hohen Ordnungsgrad auf und macht
es damit möglich die Anisotropie der chemischen Verschiebung
gezielt zu untersuchen. Für Xe/CO/Ir(111) erhält man
sigma_iso=165 ppm und Delta sigma=43 ppm. Für Xenon auf der
metallischen Oberfläche sind die gemessenen Werte
sigma_iso=1032 ppm und Delta sigma=437 ppm überraschend groß.
Die Analyse der winkel- und temperaturabhängigen Daten mit
Hilfe eines Modells für die chemische Verschiebung erlaubt es
Aussagen sowohl über die Wechselwirkung mit dem Substrat als
auch über die Bedeckungsverhältnisse zu treffen. Das Ergebnis
deutet auf das bekannte Inselwachstum von Xenon hin. Mit Hilfe
der NMR ist die Untersuchung der
Adsorptions-Desorptions-Dynamik möglich, obwohl das System sich
im Gleichgewicht befindet. Das überraschende Verhalten der
Verweilzeit kann unter Annahme einer Hypothese durch ein
einfaches Modell erklärt werden. Außerdem werden Experimente an
hoch polarisierten Xenonfilmen präsentiert. Dabei wurden sowohl
polarisationsinduzierte Effekte als auch der Einfluss der
Magnetisierung des Films selbst und des Substrats untersucht.
Polarisationen bis zu P_z=0,8 konnten nachgewiesen
werden. |
|---|---|
| DOI: | 10.17192/z2004.0085 |