El problema de la relación entre la estructura de los materiales y sus propiedades físicas es uno de los problemas globales de la actualidad. Durante muchos años, investigadores de la Facultad de Física de la Universidad Lobachevsky han estado trabajando para resolverlo. En particular, En el Departamento de Cristalografía y Física Experimental de la UNN se llevan a cabo estudios teóricos y experimentales sistemáticos de las estructuras atómicas de cristales de diversos materiales.

El enfoque tradicional para describir la estructura atómica de un cristal es utilizar el método poliédrico basado en la descripción del modelo de un cristal mediante poliedros de coordinación (poliedros construidos sobre átomos como sus vértices). El académico N.V. Belov hizo una importante contribución al desarrollo de este método, el creador de la investigación cristalográfica en la Facultad de Física de la UNN. El método poliédrico simplifica enormemente el análisis cristaloquímico de estructuras atómicas complejas. La estructura cristalina en su conjunto se representa en forma de un sistema ordenado espacialmente de poliedros de coordinación, por lo tanto, se realiza una transición de un átomo a una unidad estructural más grande, el poliedro de coordinación. Por otra parte, el análisis de los poliedros de coordinación individuales permite determinar la simetría del entorno de un átomo en particular, su energía y estado químico.

En cristales reales, los poliedros de coordinación a menudo tienen una forma distorsionada, es decir, se diferencian de los poliedros ideales. La presencia de distorsión del poliedro de coordinación y su magnitud se deben a una variedad de factores, incluido el estado energético del átomo central, las características químicas y físicas del entorno del átomo central, las tensiones mecánicas que surgen en el marco de la estructura atómica del cristal, y muchos más. Algunos tipos de distorsión de poliedros de coordinación afectan significativamente las propiedades físicas de los materiales. Por ejemplo, La distorsión del poliedro de coordinación de un ion activador en un cristal láser puede conducir a una división de Stark de los términos electrónicos. lo que a menudo da como resultado la ampliación del espectro de emisión. Por lo tanto, surge el problema de dar una estimación cuantitativa de la distorsión en un poliedro de coordinación real.

El profesor asociado Nikolai Somov y el profesor asistente Pavel Andreev del Departamento de Cristalografía y Física Experimental de la Universidad Estatal Lobachevsky de Nizhny Novgorod han propuesto un nuevo enfoque para estimar el grado de similitud de un poliedro de coordinación con un poliedro de referencia determinado. El grado de similitud de un poliedro de coordinación es un valor escalar estrictamente igual a la unidad si el poliedro de coordinación es similar al poliedro de referencia; en otros casos, toma valores de cero a uno. El método propuesto se implementa en forma de un programa de computadora que está disponible gratuitamente (http://phys.unn.ru/ps/).

El método para la estimación cuantitativa del grado de similitud de los poliedros de coordinación se probó en más de 400 estructuras cristalinas de compuestos organometálicos de antimonio pentavalente y bismuto. Se demostró que el enfoque propuesto es consistente con uno de los principales teoremas de la química estructural de cristales, y las ventajas del nuevo enfoque se demostraron mediante ejemplos concretos.