Metallcluster
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Metallcluster sind Cluster, deren chemische Bindung durch delokalisierte Elektronendichteverteilungen (d.h. nicht gebundene Elektronen) in einem positiv geladenen Punktgitter der Atome entsteht. Einige elementare Beziehungen in der Chemie, wie die Wirkungsweise einer Vielzahl von Katalysatoren oder der Übergang zwischen einzelnen Atomen und makroskopischer Materie, sind bis heute nicht vollständig aufgeklärt. In beiden Beispielen liegt die Problematik in der Untersuchung von Metallclustern. Die reaktiven Cluster (Physik), die den Übergang zwischen Atomen und Materie bilden, können auch Erkenntnisse über die Struktur möglicher katalytischer Zentren erlauben. In beiden Fällen bietet die Untersuchung von Clustern eine Möglichkeit, Ergebnisse zu erhalten, die anderweitig nicht zugänglich sind. Für die Untersuchung von Clustern hat sich die Matrixtechnik bewährt. Hiermit ist es möglich, reaktive Spezies für einen längeren Zeitraum zu isolieren und zu untersuchen. Um eine möglichst wechselwirkungsarme Isolierung zu erreichen, konzentriert sich die Matrixtechnik weitgehend auf Edelgasmatrizes. Neben der Matrixtechnik sind zur Untersuchung reaktiver Moleküle nur noch Experimente in verdünnter Gasphase möglich, in der die Moleküle weitgehend wechselwirkungsfrei vorliegen. Die Matrixtechnik bietet jedoch den wesentlichen Vorteil, dass durch die Akkumulation in einer Matrix spektroskopische Methoden wie die NMR- oder Ramanspektroskopie angewandt werden können, wenn eine Untersuchung bestimmter Spezies in der Gasphase nicht möglich ist. So gelang es erst mit der Matrixtechnik, grundlegende Informationen über die Struktur und Bildung von Alkalimetallclustern zu erhalten. Die Kondensation und Analyse einer Edelgasmatrix erfordert einen hohen apparativen Aufwand. Die Isolation in bei höheren Temperaturen rigiden Matrizes könnte die Matrixtechnik vereinfachen. Für Arbeiten mit solchen Matrixmaterialien ist, im Vergleich zur Verwendung eines Edelgases, ein geringerer technischer Aufwand notwendig.
Im Bereich der Clusterforschung gibt es keine aussagekräftigen Untersuchungen zu raumtemperaturstabilen Matrizes, obwohl theoretische Betrachtungen existieren, die eine hohe thermische Stabilität von Clustern bis in diesen Temperaturbereich vorhersagen. Bisher wurden raumtemperaturstabile Matrizes fast ausschließlich für die Analyse organischer Substanzen in Festkörpermatrizes oder organischen Gläsern verwendet. Dabei eröffnet eine Isolation in rigiden Matrizes eine Vielzahl von spektroskopischen und präparativen Möglichkeiten für alle Teilbereiche der Chemie. Mit raumtemperaturstabilen Matrizes sollte es möglich sein, spektroskopische Methoden, die zur Analyse eines Festkörpers zur Verfügung stehen anzuwenden. Diese Möglichkeit können Inertgasmatrizes, die eine konstante Kühlung benötigen, nicht bieten. Ein Beispiel hierfür stellt die NMR-Spektroskopie dar, die mittlerweile in allen Fachrichtungen der Chemie ein unersetzliches Analysenwerkzeug ist. In der Matrixtechnik wurde diese Methode jedoch kaum verwendet. Die wenigen Publikationen von NMR-spektroskopischer Untersuchungen an Matrizen beschränken sich nahezu vollständig auf den Bereich der organischen Chemie.
