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Metall sein, oder nicht Metall sein, ... Michael Liebrecht Institut für Theoretische Physik 28. April 2011 Quantenmechanik Klassische Mechanik Energie Quantenmechanik Energie Energiequant Kleine Quanten Potemkinsche Treppe, Odessa - Ukraine. Quelle: Wikipedia Quantenmechanik Energie Cluster – haufenweise Atome Atom: Energie Elektron Atomkern + innere Elektronen, z.B.: Natrium Cluster – haufenweise Atome 3 x Atom: Energie Cluster: Energie Cluster – haufenweise Atome 5 x Atom: Energie Cluster: Energie Bändermodell Energie Atom Cluster Festkörper Anzahl der Teilchen Bändermodell Energie Energie Leitungsband Bandlücke Valenzband Metallisch, oder nicht? Was zeichnet ein Metall aus? Kann Stoff elektrischen Strom leiten? Gibt es frei bewegliche Elektronen? Metallisch, oder nicht? Metallisch, oder nicht? Spannungsquelle (Kraft auf Elektronen) Leitungsband Bandlücke Valenzband Elektron Metallisch, oder nicht? Metallisch, oder nicht? Spannungsquelle (Kraft auf Elektronen) Leitungsband keine Bandlücke Valenzband Elektron Metallisch, oder nicht? Metallisch, oder nicht? Was zeichnet Metalle aus? Kann Stoff elektrischen Strom leiten? Gibt es frei bewegliche Elektronen? Keine Bandlücke? Metallisch, oder nicht? Energie Energie Leitungsband Nein Bandlücke Valenzband Ja Bändermodell für metallische Cluster Energie Atom Cluster Festkörper Anzahl der Teilchen Stand der Dinge seit ca. 10 Jahren Magnesium - Cluster werden ab ca. 20 Atomen metallisch, die Bandlücke verschwindet. Bändermodell für MagnesiumCluster Stand der Dinge seit ca. 30 Jahren Bei Magnesium - Clustern kann man die Atomkerne als “Atombrei” beschreiben. Jelliummodell für MagnesiumCluster? Atombrei niedrige Elektronendichte wenig Elektronen Atome hohe Elektronendichte viele Elektronen Schnitt durch die Elektronendichte eines Mg-Clusters aus 7 Atomen “There's Plenty of Room at the Bottom.” Richard P. Feynman, Nobelpreisträger für Physik, im Jahr 1959 über Nanotechnologie
