En ny metode til kvantitativ vurdering af graden af ​​lighed af koordineringspolyeder

Problemet med forholdet mellem materialestrukturen og deres fysiske egenskaber er et af nutidens globale problemer. I mange år, forskere ved Lobachevsky Universitets fysiske fakultet har arbejdet på at løse det. I særdeleshed, systematiske eksperimentelle og teoretiske undersøgelser af atomstrukturer af krystaller af forskellige materialer udføres på UNN afdeling for krystallografi og eksperimentel fysik.

Den traditionelle fremgangsmåde til beskrivelse af en krystal atomstruktur er at anvende polyhedral -metoden baseret på beskrivelsen af ​​modellen af ​​en krystal ved hjælp af koordinerings polyhedra (polyeder bygget på atomer som deres hjørner). Et vigtigt bidrag til udviklingen af ​​denne metode blev givet af Academician N.V. Belov, ophavsmand til den krystallografiske forskning ved UNN Fysisk Fakultet. Den polyhedrale metode forenkler i høj grad den krystallokemiske analyse af komplekse atomstrukturer. Krystalstruktur som helhed er repræsenteret i form af et rumligt ordnet system for koordineringspolyederer, dermed, en overgang udføres fra et atom til en større strukturel enhed, koordineringspolyeder. På den anden side, analysen af ​​individuel koordinationspolyeder gør det muligt at bestemme symmetrien i et bestemt atoms miljø, dens energi og kemiske tilstand.

I ægte krystaller, koordineringspolyeder har ofte en forvrænget form, det er, de adskiller sig fra ideelle polyeder. Tilstedeværelsen af ​​forvrængning af koordineringspolyhedronet og dets størrelse skyldes en række faktorer, herunder energitilstanden i det centrale atom, de kemiske og fysiske træk ved miljøet i det centrale atom, de mekaniske spændinger, der opstår i krystallets atomstruktur og mange flere. Nogle former for koordinerings polyhedra -forvrængning påvirker materialers fysiske egenskaber betydeligt. For eksempel, forvrængning af koordinationspolyhedronet af en aktivatorion i en laserkrystal kan føre til en Stark -opdeling af elektrontermer, hvilket ofte resulterer i udvidelse af emissionsspektre. Dermed, problemet opstår med at give et kvantitativt estimat af forvrængningen i et reelt koordineringspolyeder.

Lektor Nikolai Somov og adjunkt Pavel Andreev fra Institut for Krystallografi og Eksperimentel Fysik ved Lobachevsky State University i Nizhny Novgorod har foreslået en ny tilgang til at estimere graden af ​​lighed mellem et koordineringspolyhedron og et bestemt referencepolyhedron. Graden af ​​lighed af et koordineringspolyeder er en skalær værdi, der strengt er lig med enhed, hvis koordineringspolyhedron ligner referencepolyhedronet; i andre tilfælde tager det værdier fra nul til et. Den foreslåede metode implementeres i form af et edb -program, der er frit tilgængeligt (http://phys.unn.ru/ps/).

Metoden til kvantitativ estimering af graden af ​​lighed af koordineringspolyederer blev testet på mere end 400 krystallinske strukturer af organometalliske forbindelser af pentavalent antimon og vismut. Det blev vist, at den foreslåede fremgangsmåde er i overensstemmelse med en af ​​de vigtigste sætninger i strukturel krystalkemi, og fordelene ved den nye tilgang blev demonstreret ved hjælp af konkrete eksempler.