Ученые Самарского политеха разработали новый подход к анализу кристаллических структур
Сотрудники Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению (МНИЦТМ) Самарского государственного технического университета доказали, что топологический подход может быть эффективен при анализе атомных подрешеток в боридах, карбидах, нитридах и силицидах металлов.
Топологический подход обычно используют для описания и прогнозирования способов превращения химических объектов — атомов, молекул, кластеров — в более сложные архитектуры. Авторы показали, что он может быть применен не только к связанным частям кристаллических структур, но и к атомным подрешеткам, которые обычно анализируются геометрическими методами как наборы точек.
Ученые проанализировали топологические типы — «рисунок», который образует «периодическая сетка», изучили целые кристаллические структуры и несвязанные неметаллические подрешетки. В итоге команда пришла к выводу, что даже геометрически искаженные мотивы могут быть отнесены к одному и тому же типологическому типу и одновременно могут быть найдены связи между различными типами структур. Это важное преимущество предлагаемого подхода.
«Предположим, вещество образовано двумя сортами атомов: металлом и неметаллом. Все атомы в структуре образуют кристаллическую решетку, а отдельно взятые атомы (металла или неметалла) — подрешетки. Мы рассматривали частный случай, когда подрешетка образована из несвязанных друг с другом атомов неметаллов. Такая подрешетка будет однородной (или равномерной), если все образующие ее атомы находятся друг от друга на одинаковом расстоянии», — рассказала один из авторов исследования старший научный сотрудник МНИЦТМ Инна Медриш.
Самарские ученые выяснили, что в большинстве случаев подрешетки неметаллических атомов обладают высокой однородностью. Это объясняется тем, что отрицательно заряженные атомы располагаются как можно дальше друг от друга. Критерий однородности может быть использован для суждения о структурной роли атомов подрешетки, которые могут определять архитектуру всего вещества.