En ny klassificering af symmetrigrupper i krystalrummet foreslået af russiske videnskabsmænd

Det indbyrdes arrangement af atomer i krystalrummet vides at svare til minimum af den potentielle interaktionsenergi for alle krystalatomer. Princippet om potentielt energiminimum kan implementeres på en række geometriske måder til en omtrentlig beskrivelse af atomarrangementet i krystaller. I særdeleshed, disse omfatter princippet om tæt pakning for krystaller af uorganiske forbindelser med urettede bindinger og princippet om tæt pakning af molekyler for molekylære krystaller. Forskere ved Institut for Krystallografi og Eksperimentel Fysik ved Lobachevsky University mener, at når man analyserer muligheden for at implementere en specifik rumgruppe som en krystalsymmetrigruppe, det er vigtigt at overveje hovedfaktorerne volumen og formen af ​​den del af krystalrummet, hvor ioner eller molekyler kan være placeret, samt symmetrien af ​​molekyler (på grund af tilstedeværelsen af ​​regelmæssige systemer af punkter, hvor atomerne i et givet molekyle kan være placeret).

"Hvis man betragter atomer som geometriske objekter, som har et begrænset volumen, der kan sammenlignes med volumenet af en krystalenhedscelle, det er nødvendigt at overveje de geometriske begrænsninger på det gensidige arrangement af atomer i krystalrummet. Disse begrænsninger skyldes det faktum, at afstanden mellem to atomer ikke kan være mindre end summen af ​​deres krystallokemiske radier, " siger professor ved Lobachevsky University, Evgeny Chuprunov.

Hver af de 230 symmetrirumgrupper er karakteriseret ved specifikke begrænsninger på atomarrangementet i krystalrummet, som er bestemt af sættet af elementer af rumgruppesymmetri, samt enhedscellestørrelserne. Dette betyder, at nogle regulære punkter af disse grupper ikke kan eksistere i naturen af ​​rent geometriske årsager. Sættet af disse punkter danner "forbudte områder" i krystalrummet, og eksistensen af ​​sådanne regioner blev demonstreret af den fremragende kemiker og krystallograf, vinder af Chugaev-prisen Mikhail Porai-Koshits.

"Vi har bestemt symmetrien af ​​forbudte områder til pakning af solide cirkler i et todimensionelt rum, hvis symmetri er beskrevet af en af ​​todimensionelle rumsymmetrigrupper. Det blev også fastslået, at afhængig af symmetrien af ​​forbudte områder, todimensionelle rumsymmetrigrupper kan opdeles i syv klasser, " siger Nikolai Somov, lektor ved UNN Institut for Krystallografi og Eksperimentel Fysik.

Symmetrien af ​​forbudte områder blev bestemt af Lobachevsky University-forskere for at pakke faste kugler i det tredimensionelle krystalrum med forskellig symmetri. Ifølge de opnåede resultater, 230 rumsymmetrigrupper er karakteriseret ved 33 klasser af rumlig symmetri af forbudte områder.

"Den her foreslåede tilgang kan generaliseres til tilfældet med n-dimensionelle rum af større dimension og pakning af elementer med en mere kompleks form, " opsummerer Evgeny Chuprunov.