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dc.contributor.advisor Abel, Bernd Prof. Dr. de
dc.contributor.author Liu, Yaxing de
dc.date.accessioned 2011-02-08T15:08:56Z de
dc.date.accessioned 2013-01-18T10:31:51Z de
dc.date.available 2013-01-30T23:51:22Z de
dc.date.issued 2011-02-08 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B089-5 de
dc.description.abstract Wasser, die lebensnotwendigste Substanz unseres Planeten Erde, zeichnet sich durch sein Wasserstoffbrückennetzwerk aus. Trotz zahlreicher Untersuchungen der Natur der Wasserstoffbrückenbindung, ist die elektronische Struktur der daran beteiligten Wassermoleküle auf der Molekülorbitalebene nicht vollständig enthüllt. Insbesondere wurden bisher keine winkelabhängigen Messungen von Photoemissionsspektren durchgeführt, um die Anisotropie-Parameter der Valenzorbitale für Wassermoleküle in der flüssigen Phase zu bestimmen. Die räumliche Verteilung der aus einem bestimmten Orbital stammenden Photoelektronen ist anisotrop und kann mit Hilfe eines Parameters β mathematisch dargestellt werden. Der β-Parameter ist von der Ionisationsenergie abhängig und wird durch die Topologie des entsprechenden Orbitals bestimmt. Als Folge der Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen, finden Deformationen der beteiligten Orbitale statt. Dies kann mit Änderungen der β-Parameter korrelieren.In der vorliegenden Arbeit wurde mit Hilfe einer EUV-Quelle, die nach dem Prinzip der Hohe-Harmonische-Erzeugung (HHG) funktioniert, ein winkelabhängiges Photoemissionsexperiment durchgeführt. Zum ersten Mal wurden die β-Parameter (hν=38.7 eV) für die 1b1-, 3a1- und 1b2-Orbitale in flüssigem Wasser zu 0.8, 0.7 und 0.6 experimentell bestimmt, im Kontrast zu den Werten 1.4, 1.1 und 0.7 f¸r die Gasphase.Die kleineren β-Werte in Bezug zur flüssigen Phase resultieren aus der Delokalisierung der Orbitale, welche durch signifikante Wechselwirkungen zwischen den benachbarten Wasserstoff-verbrückten Molekülen in flüssigem Wasser verursacht wird. Außerdem ist die Änderung der Photoemissionsanisotropie für die drei Orbitale unterschiedlich: während die 1b1- und 3a1-Orbitale eine deutliche Abnahme der β-Werte aufweisen, wird der β-Wert f¨r das 1b2-Orbital nur geringfügig kleiner. Dies deutet darauf hin, dass die 1b1- und 3a1-Orbitale den größten Beitrag zur Wasserstoffbrückenbindung leisten. Ebenfalls wurde der β-Parameter für das 1b1-Orbital für kleine Wassercluster (〈n〉 = 5) zu 1.0 bestimmt. Der kleine Unterschied zwischen der Photoemissionsanisotropie für das flüssige Wasser und der für die kleinen Wassercluster könnte ein Hinweis darauf sein, dass hauptsächlich die erste Koordinationsschale die lokale elektronische Struktur innerhalb des Wasserstoffbrückennetzwerks beeinflusst. Zudem könnte dies auch einen indirekten Beweis dafür liefern, dass die durchschnittliche Koordinationszahl in flüssigem Wasser zwischen 2 und 3 liegt.Um die Natur der Wasserstoffbrückenbindungen in mit Wasser vergleichbaren Systemen zu offenbaren, wurde eine analoge Untersuchung an Methanol durchgeführt. Diese komparative Untersuchung gibt Aufschlüsse über die stark ausgeprägten Wasserstoffbrückenbindungen in Wasser im Gegensatz zu Methanol.Als Ergänzung zu dem Hauptthema dieser Arbeit wird die Entwicklung einer neuen Methode zur Erzeugung hoher Harmonischer präsentiert. Solche modernen EUV-Quellen können vorteilhafterweise durch einen Ti:Saphir-Oszillator getrieben werden und sind demzufolge viel kompakter als herkömmliche HHG-Apparaturen mit Edelgasen als nichtlinearen Medien. Für diesen Zweck werden Nano-Strukturen mit Fliege-förmigen Bauelementen eingesetzt, um eine lokale Feldverstärkung des anfänglichen Laserfeldes herbeizuführen. de
dc.format.mimetype application/pdf de
dc.language.iso eng de
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ de
dc.title Quantitive Photoemission Spectroscopy of Hydrogen Bonded Systems de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated Quantitative Photoemissionsspektroskopie von Wasserstoff-verbrückten Systemen de
dc.contributor.referee Abel, Bernd Prof. Dr. de
dc.date.examination 2010-07-21 de
dc.subject.dnb 530 Physik de
dc.description.abstracteng Water, the most crucial substance on our planet, is characterized by its hydrogen bond network. Although numerous investigations have been carried out to study the nature of the hydrogen bond, the electronic structure of hydrogen bonded water molecules on the level of molecular orbitals has not yet been revealed completely. In particular, no angle-dependent measurement of photoemission spectra has been performed in order to determine the anisotropy parameters for the valence orbitals of water molecules in liquid phase, so far. The spatial distribution of the photoelectrons ejected from a particular orbital is anisotropic and can be expressed in terms of a parameter β. Besides its dependence on ionizing photon energy, the anisotropy parameter β is determined by the topology of the corresponding orbital. As a consequence of formation of hydrogen bonds, deformation of involved orbitals takes place, which results in change of β value for each orbital.In the present work, an angle-dependent photoelectron spectroscopy experiment is performed in combination with a table-top EUV radiation source based on high harmonic generation (HHG). For the first time, the β values (hν=38.7 eV) for the 1b1, 3a1 and 1b2 orbitals in liquid water are determined to be 0.8, 0.7 and 0.6 respectively, in contrast to the values 1.4, 1.1 and 0.7 in the gas phase. The smaller β values related to the liquid phase, result from delocalization of the orbitals due to the significant interactions between hydrogen bonded molecules in liquid water. Moreover, the change of the photoemission anisotropy is different for the three orbitals: the 1b1 and 3a1 orbitals exhibit significant decrease of β value while the 1b2 shows only slight variation. This indicates that 1b1 and 3a1 orbitals have the most contribution to hydrogen bonding.Also the β parameter is determined for the 1b1 orbital in small-sized clusters (〈n〉 = 5), which amounts to 1.0. The small difference between the photoemission anisotropy for liquid water and small clusters is assumed to be an indication for the major influence of the first coordination shell on the local electronic structure in the hydrogen-bonded networks. Besides, it might be an evidence that the average coordination number is between 2 and 3 in liquid water.In order to reveal the nature of hydrogen bonds in systems comparable to water, an analog study is carried out on methanol. The comparative study on angular photoemission of methanol indicates the distinctly strong hydrogen bonding in water as compared to methanol.As an addition to the general topic of the present work, the development of a novel method for high harmonic generation is presented. Such modern EUV sources can advantageously be driven by Ti:Sapphire oscillators with low pulse intensity and are more compact than the existing HHG sources with rare gases as nonlinear media. Therefor, nano-structures with bow-tie shaped elements are applied to induce local field enhancement of the initial laser field. de
dc.contributor.coReferee Botschwina, Peter Prof. Dr. de
dc.subject.topic Chemistry de
dc.subject.ger Wasser de
dc.subject.ger Methanol de
dc.subject.ger Flüssigkeit de
dc.subject.ger Cluster de
dc.subject.ger Wasserstoffbrückenbindung de
dc.subject.ger EUV de
dc.subject.ger PES de
dc.subject.ger MO de
dc.subject.ger Photoemissionsanisotropie de
dc.subject.ger HHG de
dc.subject.ger Mikrojet de
dc.subject.ger Ti:Sa de
dc.subject.ger Flüssigkeitsstrahl de
dc.subject.ger Nanostrukture de
dc.subject.ger Valenzorbitale de
dc.subject.ger Koordinationszahl de
dc.subject.ger β-Paramter de
dc.subject.eng water de
dc.subject.eng methanol de
dc.subject.eng liquid de
dc.subject.eng cluster de
dc.subject.eng H-bond de
dc.subject.eng H-bonding de
dc.subject.eng EUV de
dc.subject.eng PES de
dc.subject.eng MO de
dc.subject.eng angular distribution of photoemission de
dc.subject.eng anisotropy parameter de
dc.subject.eng HHG de
dc.subject.eng microjet de
dc.subject.eng Ti:Sa de
dc.subject.eng nano-structure de
dc.subject.eng valence orbital de
dc.subject.eng β-parameter de
dc.subject.bk 33.07 de
dc.subject.bk 33.69 de
dc.subject.bk 35.22 de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2806-1 de
dc.identifier.purl webdoc-2806 de
dc.affiliation.institute Fakultät für Chemie de
dc.subject.gokfull RRR 000: Elektronen-Spektroskopie {Physik} de
dc.subject.gokfull SD 000: Physikalische Chemie de
dc.subject.gokfull SMC 700: Inner- und zwischenmolekulare Wechselwirkungsprozesse {Chemie} de
dc.identifier.ppn 654889872 de

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