Dynamik von Oberflächenstrukturen auf Goldelektroden

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozentin Dr. Margareta Giesen; Professor Dr. Timo Jacob; Professor Dr. Wolfgang Schmickler
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 50520397

Experiment: Zum Vergleich mit DFT-Rechnungen wurden Dipolmomente von Stufen auf Au- und Ag-Elektroden in spezifisch adsorbierenden und nicht-adsorbierenden Elektrolyten ermittelt. Ferner wurde die Potentialabhängigkeit von Transportraten bei der Ostwald-Reifung auf Au(001) bei spezifisch adsorbierenden Anionen gemessen. Erstmalig konnten Kapazitätskurven und Voltamogramme der gestuften und partiell rekonstruierten Au(001)- Flächen konsistent interpretiert werden.Quantenmechanische Rechnungen: Umfangreiche DFT-Berechnungen zur Selbstdiffusion von Au auf Au(100) wurden fertiggestellt. Dabei gewonnene Struktur- und Energieinformationen dienten als Grundlage für die Festlegung eines reaktiven Kraftfeldes. Die Genauigkeit und Transferierbarkeit des Kraftfeldes wurde am Strukturverhalten kleiner Au-Cluster getestet. Dieses Kraftfeld haben wir zur molekularmechanischen Untersuchung der möglichen 2D-Diffusionsprozesse verwendet und damit die für die MC-Simulationen benötigten Energieparameter bereitgestellt. Abschließend wurden erste DFT-Berechnungen zum Einfluss spezifisch adsorbierter Cl-Atome auf das Diffusionsverhalten begonnen.MC-Simulationen: Umfangreiche kinetische Monte Carlo Simulationen wurden durchgeführt, zunächst ohne spezifische Adsorption. In Übereinstimmung mit den Experimenten finden bei Au(100) bei Zimmertemperatur keine auswertbaren Fluktuationen statt. Simulationen für das erheblich mobilere Ag(100) zeigten einen starken Einfluss des elektrischen Feldes der elektrochemischen Doppelschicht.Die bisherigen Arbeiten zeigen, dass Stufenfluktuationen und Ostwald-Reifung auf Au- Elektroden in spezifisch adsorbierenden Halogenid-Lösungen für die Zusammenführung von Experiment, DFT-Rechnungen und Simulationen besonders geeignet sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen