Problemet med förhållandet mellan materialens struktur och deras fysiska egenskaper är ett av dagens globala problem. Under många år, forskare vid Lobachevsky-universitetets fysikfakultet har arbetat med att lösa det. Särskilt, systematiska experimentella och teoretiska studier av de atomära strukturerna hos kristaller av olika material bedrivs vid UNN Institutionen för kristallografi och experimentell fysik.

Det traditionella tillvägagångssättet för att beskriva en kristalls atomära struktur är att använda den polyedriska metoden baserad på beskrivningen av modellen för en kristall med hjälp av koordinationspolyedrar (polyedrar byggda på atomer som deras hörn). Ett viktigt bidrag till utvecklingen av denna metod gjordes av Academician N.V. Belov, upphovsmannen till den kristallografiska forskningen vid UNN Fysiska fakulteten. Den polyedriska metoden förenklar i hög grad den kristallokemiska analysen av komplexa atomstrukturer. Kristallstrukturen som helhet representeras i form av ett rumsligt ordnat system av koordination polyedrar, Således, en övergång utförs från en atom till en större strukturell enhet, koordinationspolyedern. Å andra sidan, analysen av individuella koordinationspolyedrar gör det möjligt att bestämma symmetrin hos en viss atoms miljö, dess energi och kemiska tillstånd.

I riktiga kristaller, koordinationspolyedrar har ofta en förvrängd form, det är, de skiljer sig från ideala polyedrar. Förekomsten av distorsion av koordinationspolyedern och dess storlek beror på en mängd olika faktorer, inklusive energitillståndet för den centrala atomen, de kemiska och fysikaliska egenskaperna hos den centrala atomens miljö, de mekaniska spänningarna som uppstår i kristallens atomstruktur, och många fler. Vissa typer av koordinationspolyedrisk distorsion påverkar väsentligt de fysiska egenskaperna hos material. Till exempel, distorsion av koordinationspolyedern för en aktivatorjon i en laserkristall kan leda till en Stark-delning av elektrontermer, vilket ofta resulterar i att utsläppsspektra breddas. Således, problemet uppstår med att ge en kvantitativ uppskattning av distorsionen i en verklig koordinationspolyeder.

Docent Nikolai Somov och biträdande professor Pavel Andreev från institutionen för kristallografi och experimentell fysik vid Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod har föreslagit ett nytt tillvägagångssätt för att uppskatta graden av likhet mellan en koordinationspolyeder och en viss referenspolyeder. Graden av likhet för en koordinationspolyeder är ett skalärt värde som är strikt lika med enhet om koordinationspolyedern liknar referenspolyedern; i andra fall tar den värden från noll till ett. Den föreslagna metoden implementeras i form av ett datorprogram som är fritt tillgängligt (http://phys.unn.ru/ps/).

Metoden för kvantitativ uppskattning av graden av likhet hos koordinationspolyedrar testades på mer än 400 kristallina strukturer av organometalliska föreningar av femvärt antimon och vismut. Det visades att det föreslagna tillvägagångssättet överensstämmer med en av huvudsatserna inom strukturkristallkemin, och fördelarna med det nya tillvägagångssättet visades med hjälp av konkreta exempel.