Titelaufnahme

Titel
Electron Interactions with (doped) Helium Nanodroplets
VerfasserMichael, Renzler
Betreuer / BetreuerinScheier, Paul
Erschienen2016
HochschulschriftInnsbruck, Univ., Diss., 2016
Anmerkung
Arbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprüft
Datum der AbgabeJuli 2016
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Heliumtröpfchen / Elektronenwechselwirkung / Coulombexplosion / Solvatisierung
Schlagwörter (EN)Helium Droplets / Electron Interaction / Coulomb Explosion / Solvation
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die vorliegende Dissertation berichtet über neue Erkenntnisse bei der Elektronenionisation von reinen Heliumtröpfchen und präsentiert vorläufige Daten, die auf Coulombexplosion als Grund für das Auftreten von überwiegend leichten Ionen in Massenspektren und den Ausstoß von Dotanten hinweisen.

Weiters konnte gezeigt werden, dass die Entstehung von He+ bei Energien unter der Ionisationsschwelle durch Interaktion von He* mit He*- abläuft, wodurch dieser Prozess zum ersten Mal präzise erklärt werden konnte.

Zusätzlich werden Publikationen präsentiert in welchen Elektronenwechselwirkungen benutzt werden um dotierte Tröpfchen zu studieren. Zuerst werden Resultate erörtert, in welchen Elektronen als Instrument benutzt werden um die Position von Dotanten zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigen, dass Alkalis, welche normalerweise nicht in Heliumtröpfchen eintauchen, durch das Hinzufügen von einem Fulleren, das sich im Inneren des Tröpfchens befindet, solvatisiert werden kann. Sogar kleine Cäsiumcluster (beginnend mit dem Dimer) können durch die Wechselwirkung mit einem Ko-Dotanten von suprafluidem Helium benetzt werden. Das ist besonders überraschend, da bis dato alle Studien über die Interaktion von Cäsium mit suprafluidem Helium eine extreme Abstoßung zeigen.

Resultate zur Wechselwirkung zwischen He*- mit Fulleren-Clustern werden ebenso diskutiert. Ein Zweielektronentransfer führt zu der Entstehung von Dianionen und das Hinzufügen eines weiteren Dotanten zur Stabilisierung von Clustergrößen unter einem gewissen Schwellwert.

Abschließend wird eine Publikation über Ionen-Molekülreaktionen, ausgelöst durch Elektronenionisation, zwischen Clustern bestehend aus H2/D2 und O2, präsentiert, die zur Entstehung von besonders stabilem HO4+ bzw. DO4+ führten. Diese Spezien könnten als Markermoleküle zur Detektion von Sauerstoff im interstellaren Medium dienen.

Ansätze zu weiteren Studien welche zu einem besseren Verständnis von Elektronenionisation von reinen Heliumtröpfchen führen und das Wissen, welches in den präsentieren Publikationen gewonnen wurden, erweitern könnten werden vorgeschlagen.

Zusammenfassung (Englisch)

This thesis reports on new insights on electron ionization of pristine helium droplets and presents preliminary data indicating Coulomb explosion, as the reason for the appearance of predominately low mass ions in mass spectra and the ejection of dopants.

Furthermore, it could be shown that the formation of He+ at subthreshold energies proceeds through the interaction of \He^* with He^*-, which was the first time this process could be explained rigorously.

Additionally, publications are presented where electron interactions are used to study doped droplets. At first, results are discussed where electrons are used as a tool to probe the locations of dopants. The findings show that alkali metals, which usually do not submerge into the droplets can be solvated due to the addition of a fullerene that resides in the droplets inside. Even small clusters of cesium (starting from the dimer) can be wet by superfluid helium due to the interaction with a co-dopant. This is especially surprising since all studies to date about the interaction of bulk cesium and superfluid helium report an extreme no-wetting behaviour.

Results about the interaction of He^*- with clusters of fullerenes are discussed. A concerted two-electron transfer leads to the formation of dianions, with another dopant leading to the stabilization of cluster sizes below a certain threshold.

Finally, a publication about ion-molecule reactions between clusters of H2/D2, and O2 initiated by electron ionization that led to the formation of especially stable HO4+ and DO4+ respectively, is shown. These species might serve as tracer molecules for the detection of oxygen in the interstellar medium.

Ideas about further studies are suggested, which could lead to a better insight into electron ionization of pristine helium droplets and extend the knowledge gained in the presented publications.