Политеховцы упрощают кристаллические структуры
Это позволит химикам лучше изучить новые материалы и их поведение
Наука всегда стремится к замене сложных природных объектов и явлений более простыми моделями. Ученые Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению (МНИЦТМ) опорного вуза разработали методы упрощения кристаллической структуры вещества для получения химически важных знаний.
‒ Основная цель упрощения любой кристаллической структуры ‒ понять особенности ее строения и свойств, и упрощение можно считать обоснованным, если оно помогает достичь этой цели, ‒ поясняет директор МНИЦТМ профессор Владислав Блатов. ‒ Еще одним важным условием является то, что упрощение должно следовать строгому алгоритму, чтобы избежать субъективизма человека и быть применимым к большим кристаллографическим данным.
Кристаллографическая модель кристаллической структуры содержит только информацию о положениях атомов в пространстве и требует специальных методов для восстановления связи между атомами. Все эти методы используют межатомные расстояния в качестве основного критерия типа связи, но лучшие результаты были получены с дополнительными критериями, такими как валентные усилия связи или параметры атомных многогранников Вороного.
Многогранник Вороного атома ‒ результат разбиения пространства кристалла на области таким образом, чтобы точки каждой из областей находились в максимальной близости только к данному атому.
В результате, кристаллографическая модель трансформируется в кристаллохимическую, где межатомные контакты разного типа представлены сеткой. Если в сетку включены все виды межатомных контактов, то она содержит исчерпывающую информацию о топологии (связности) структуры вещества, а следовательно, и о его свойствах, которые связаны со структурой. Если из этой полной сетки удалить некоторые узлы (атомы) и/или звенья (связи между атомами), то получится упрощенная модель. Вообще, процедура упрощения может включать в себя следующие основные операции: удаление некоторых атомов, удаление некоторых связей и объединение некоторых атомов вместе со связями между ними в структурные группы (единицы).
Все эти операции легко выполнить в автоматизированном комплексе компьютерных программ и электронных баз данных ToposPro, разработанном командой Владислава Блатова. Анализируя упрощенные структуры, можно находить закономерности в их строении, скрытые в исходных полных структурах.
