Struktur-Reaktivitäts-Beziehung von Defekten auf MgO

Das vorliegende Projekt behandelt die Untersuchung der Struktur-Reaktivitäts-Beziehungen von Defekten auf Oxid-Oberflächen auf atomarer Ebene durch den kombinierten Einsatz von atomar abbildenden und spektroskopischen Methoden. Metalloxide spielen in vielen technologischen Prozessen eine bedeutende Rolle. Speziell in der heterogenen Katalyse können die erhaltenen Ergebnisse mit einfachen Modellansätzen meist nicht ausreichend gut beschrieben werden. Um die Phänomene, die an der Grenzfläche zwischen Festkörper und Umgebung ablaufen, genauer zu verstehen, ist es daher notwendig, die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Oxid-Oberfläche auf atomarer Ebene zu verstehen. Magnesiumoxid (MgO) wird aufgrund seiner einfachen Kristallstruktur oft als Modellsubstanz für oberflächenphysikalische und -chemische Untersuchungen herangezogen. Defekte auf der MgO-Oberfläche sind als Reaktionszentren und Nukleationsstellen für kleine Metallcluster von großer Bedeutung. Entsprechende Untersuchungen zur Reaktivität und Strukturaufklärung dieser Defekte mit spektroskopischen Methoden lassen aber bislang nur indirekte Schlüsse zu. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist daher, zum ersten Mal strukturelle Informationen von Defekten auf wohldefinierten Oxidoberflächen mit deren spektroskopischen Eigenschaften auf atomarer Ebene zu verknüpfen um einen Zusammenhang zwischen Struktur und Reaktivität der Oberflächenzentren zu erhalten. Zu diesem Zweck werden wenige Atomlagen dünne MgO-Filme auf einem einkristallinen metallischen Substrat erzeugt. Die saubere als auch die, nach entsprechender Vorbehandlung, defektive Oberfläche dieser Filme wird sowohl mit abbildenden (Raster-Tunnel Mikroskopie, STM) als auch spektroskopischen (Elektronen-Spin-Resonanz, ESR) Methoden untersucht. Die Möglichkeit, mit Hilfe des STM lokale Spektroskopie durchzuführen eröffnet den Weg, elektronische Eigenschaften von einzelnen Defekten bzw. daran gebundenen Adsorbatmolekülen zu bestimmen