Untersuchungen von Haftkoeffizienten und Dissoziationsdynamiken rotationsausgerichteter Moleküle (z.B. Sauerstoff, Ethylen) auf katalytisch aktiven Einkristalloberflächen durch Kombination eines Ultraschallmolekularstrahls mit einem Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskop

• Antragsteller: Dr. Robert Reichelt
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 183974620

Für die Erforschung von Reaktionsmechanismen der heterogenen Katalyse ist die Wechselwirkung von Molekülen der Gasphase mit der Oberfläche eines Festkörpers von großer Bedeutung. Aufgrund der Relevanz für die technische Prozessführung hat sich aus dieser Problemstellung ein wesentliches Forschungsgebiet der physikalischen Chemie entwickelt. Ein reaktionsmechanistisch wesentlicher Schritt ist die Adsorption eines auf die Oberfläche auftreffenden Moleküls. Mit Hilfe eines Ultraschall-Molekularstrahls (SMB) lassen sich unterschiedlich rotationsangeregte und definiert rotationsausgerichtete Moleküle erzeugen und gezielt für die Präparation von Adsorbatzuständen verwenden, zu deren Charakterisierung sich die hochaufgelöste Elektronenenergie-Verlustspektroskopie (HREELS) als eine spezialisierte Methode etabliert hat. Zusätzlich und neben Standardoberflächenmethoden soll im Rahmen dieses Projektes erstmalig eine Kombination eines Rastertunnelmikroskopes (STM) und einer Ultraschall-Molekularstrahlapparatur (SMB) für die Abbildung derart präparierter Adsorbatzustände zum Einsatz kommen. Zum einen soll die Umwandlung von Rotations- in Translationsenergie untersucht werden, z.B. durch Analyse des Einflusses der Rotationsausrichtung eines Moleküls auf den Haftkoeffizienten für verschiedene Einfallswinkel. Ein für diese Untersuchungen geeignetes System ist die Adsorption von Ethylen auf einer Silber- oder Kupferfläche. Eine andere Fragestellung ist, wie sich der Anregungsgrad der Rotation eines Sauerstoffmoleküls auf den Haftkoeffizienten und die Dissoziationsdynamik auswirkt. Dieser soll am Beispiel der Reaktion mit bereits adsorbiertem CO auf einer Palladiumoberfläche nachgegangen werden. Schließlich soll mit Hilfe der Kombination aus SMB und STM durch direkte Abbildung gezeigt werden, wie sich die ursprüngliche Rotationsausrichtung eines Sauerstoffmoleküls auf die nach Dissoziation auf einer Pd(100)-Fläche eingenommenen Adsorbatplätze auswirkt.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Italien
• Gastgeber: Professor Dr. Mario Rocca