Bibliographic Metadata

Title
Ab initio calculation of small silver clusters / Daniel Scheiber
Additional Titles
Ab initio calculation of small silver clusters
AuthorScheiber, Daniel
CensorPuschnig Peter
Published2013
DescriptionII, 58 Bl. : 2 Zsfassungen ; Ill., graph. Darst.
Institutional NoteGraz, Univ., Masterarb., 2013
Annotation
Zsfassung in dt. und engl. Sprache
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
LanguageEnglish
Document typeMaster Thesis
Keywords (GND)Silberatom / Cluster / Ab-initio-Rechnung / Optische Eigenschaft / Silberatom / Cluster / Ab-initio-Rechnung / Optische Eigenschaft / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-50553 Persistent Identifier (URN)
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Ab initio calculation of small silver clusters [24.26 mb]
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Abstract (German)

Motiviert worden ist diese Arbeit durch die bei Silberclustern experimentell nachgewiesene Fluoreszenz bei Anregung mit kleinen Wellenlängen, wobei die Emission zeitlich und in der Wellenlänge variiert. Mit Clustern sind kleine Ansammlungen von Atomen gemeint, im Falle dieser Arbeit werde ich Cluster mit ein bis fünf Silberatomen betrachten. Ich versuche nun ab-initio die Silbercluster zu modellieren und die beobachteten optischen Eigenschaften zu berechnen. Dazu verwende ich Dichtefunktionaltheorie und ihre zeitabhängige Erweiterung (TDDFT), deren Grundlagen ich in einem theoretischen Kapitel auch kurz erläutere. Mit diesen Methoden berechne ich zuerst die Grundzustandsstrukturen und dann die Absorptionsspektren der Cluster, mit deren Hilfe man auch auf die Emissionsspektren schließen kann. Weil ich für den 3-atomigen Silbercluster Ag3 eine weitere Struktur finde, die energetisch sehr knapp über der Grundzustandsenergie liegt, ziehe ich beide Konfigurationen in Betracht. Die berechneten Spektren vergleiche ich mit experimentellen Daten und kann für die meisten Strukturen gute Übereinstimmung feststellen. Außerdem berechne ich im Rahmen des Franck-Condon Prinzips vibronische Anregungen des Clusters Ag3 und untersuche deren Einfluss auf einen elektronischen Übergang bei Temperaturen bis zu T= 290 Kelvin. Dabei stelle ich fest, dass die Temperatur große Auswirkungen auf das Spektrum hat. Der untersuchte elektronische Übergang wird um ein Elektronenvolt zu höheren Energien verschoben, wenn vibronische Anregungen bei Raumtemperatur miteinbezogen werden.

Abstract (English)

The motivation for this master thesis came from experiments showing that small silver clusters exhibit strong photo activated emission due to excitation with small wavelengths, and in addition this emission did vary in time and wavelength. Clusters are an accumulation of some few atoms, in this work I study clusters made of one to five silver atoms. My aim in this work is the ab-initio modelling and computation of those silver clusters and their observed optical properties. I study the equilibrium structures of the clusters using Density Functional Theory (DFT) and with its time-dependent expansion (TDDFT) I compute the absorption spectra, which imply the emission spectra. In a theoretical chapter I give a describtion of the general framework of these two methods. For the three atom silver cluster Ag3 I find an additional conguration with an energy just above the equilibrium energy, so I consider both structures in the spectra calculation. I compare the calculated spectra to experimental measurements and find an overall good agreement. Furthermore I compute within the Franck-Condon principle vibronic excitations of the cluster Ag3 and look at their influence on an electronic transition for temperatures up to T= 290 Kelvin. I observe that temperature has a large effect on the spectrum. If vibronic excitations at room temperature are taken into account, the electronic transition in question gets displaced by 1 electron volt to higher energies.

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