Evaluierung der harmonischen Näherung durch Berechnung anisotroper Auslenkungsparameter

  • Evaluation of the harmonic approximation based on the calculation of anisotropic displacement parameters

Mroz, Damian Patrick; Dronskowski, Richard (Thesis advisor); Raabe, Gerhard (Thesis advisor)

Aachen (2020)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2020

Kurzfassung

In dieser Arbeit wurde die harmonischen Näherung im Hinblick auf anisotrope Auslenkungsparameter (ADPs) evaluiert. Mithilfe der DFT-Methode in Kombination mit Phononenrechnungen ist ein theoretischer Zugang zu diesen Parametern möglich, welche gewinnbringend bei kristallographischen Fragestellungen eingesetzt werden können. So ist beispielsweise die anisotrope Verfeinerung von Wasserstoff auf Grundlage der Ergebnisse aus der Röntgenbeugung im Allgemeinen nicht möglich. Die Theorie kann an dieser Stelle genutzt werden, um bei der Strukturverfeinerung eine Hilfsbeitrag zu leisten. Aus experimenteller Sicht wiederum ist die Behandlung von Schweratomen relativ einfach. Die theoretische Vorhersage solcher ADPs kann aber die Theorie prinzipiell vor Probleme stellen, da hier kleine Frequenzen auftreten und so kleine Änderungen bereits großen Einfluss auf die vorhergesagten ADPs haben können. Dementsprechend ergänzen sich Theorie und Experiment in ihren jeweiligen Schwächen. Allerdings zielt diese Arbeit auch genau auf die nähere Beleuchtung der potentiellen Probleme in der Theorie, aber auch im Experiment ab. Möglicherweise ist das Problem der Schweratome in der Theorie nicht so ausgeprägt, wie es prinzipiell zu vermuten wäre. Es könnte vielmehr auch sein, dass das Experiment selbst, welches immer als Vergleichsbasis dient, mit Problemen zu kämpfen hat. Beispielsweise könnten Absorptionsprobleme oder eine unzureichende Redundanz der Messungen für systematische oder statistische Fehler sorgen. Es ist damit vorstellbar, dass die Qualität der harmonischen Näherung schon ausreichend ist. Um nun eine einheitliche Bewertung der Güte der theoretischen ADPs zu gewährleisten, wird das Experiment um Synchrotronmessungen an zwei isomorphen Molekülkristallen erweitert, um so einen wechselseitige Evaluierung von Theorie und Experiment zu ermöglichen. Die Messungen am Synchrotron werden auch noch genutzt, um temperaturaufgelöste ADPs eines Testsystems zu erhalten, um den Bereich zu charakterisieren, in welchem die Theorie zufriedenstellende ADPs liefern kann. Außerdem wird ein neuen quantitatives Gütekriterium ermittelt, welches die Übereinstimmung zwischen den Richtungen der thermischen Auslenkung aus der Theorie und dem Experiment quantifiziert. Ziel ist es, ein intuitiv verständliches Vergleichskriterium zu entwickeln. Zusammenfassend soll diese Arbeit dazu dienen, die Güte der harmonischen Näherung möglichst vielschicht im Bezug aus das Experiment herauszuarbeiten.

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