Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ И ВОЗМОЖНЫЕ СОСТОЯНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СТРУКТУР, ВКЛЮЧАЮЩИХ КРИСТАЛЛИЧЕСКУЮ КОМПОНЕНТУ

Иванов В.В. 1
1 ФГУП ОКТБ «ОРИОН»
Обсуждаются особенности организации и возможные состояния многокомпонентных структур, включающих кристаллическую компоненту.
структурное состояние
кристаллическая компонента
модуль
симметрия
1. Иванов В.В. // Междунар. журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2013. №10(3). – С.493.
2. Дерлугян П.Д., Иванов В.В., Иванова И.В. и др. // Соврем. наукоемкие технологии. 2013. – №.4. – С.26-29.
3. Дерлугян П.Д., Иванов В.В., Иванова И.В. и др. // Соврем. наукоемкие технологии. 2013. – №.4. – С.30-33.
4. Дерлугян П.Д., Иванов В.В., Иванова И.В. и др. // Соврем. наукоемкие технологии. 2013.- №.5. – С.25-28.
5. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания, 2013. – №7. – С.82-84.
6. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания, 2013. – №.7 – С.85-87.
7. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания, 2013. – №.8 – С.131-133.
8. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания, 2013. – №11. – С.61-65.
9. Иванов В.В. // Соврем. наукоемкие технологии. 2013. – №.9 – С.89-93.
10. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал, 2013. – №7-1. – С.26-28.
11. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания, 2014. – №.4. – С.105-108.
12. Иванов В.В. // Соврем. наукоемкие технологии. 2013. №.5. С.29-31.
13. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания, 2013. №8. С.136-137.
14. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания, 2013. №8. С.134-135.
15. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания, 2013. – №8. – С.129-130.
16. Дерлугян П.Д., Иванов В.В., Иванова И.В., и др. // Соврем. наукоемкие технологии. 2013.- №.10. – С.158-160.
17. Дерлугян П.Д., Иванов В.В., Иванова И.В., и др. // Соврем. наукоемкие технологии. 2013.- №.10. – С.161-163.
18. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал, 2013. -№7-1. – С.28-30.
19. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал, 2013. – №7-1. – С.31-33.
20. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал, 2013. – №7-1. – С.30-31.
21. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал, 2013. – №7-1. – С.33-35.
22. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал, 2013. -№8-1. – С.25-27.
23. Дерлугян П.Д., Иванов В.В., Иванова И.В., и др. // Соврем. наукоемкие технологии. 2013.- №.9. – С.86-88.
24. Иванов В.В. // Междунар. журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2013. №10(3). – С.493-494.
25. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал, 2013. – №7-1. – С.35-37.
26. Заморзаев А.М. Теория простой и кратной антисимметрии. Кишинев: Штиинца. 1976. – 283 с.
27. Levine D., Steinhardt P.J. // Phys. Rev. B., 1986. V.34, N.2. P.596-616.
28. Socolar J.E.S., Steinhardt P.J. // Phys. Rev. B., 1986. V.34, N.2. P.617-647.
29. Janot Ch., Dubois J.-M., De Boissien M. // Am. J. Phys., 1989. V.57, N.11. P.972-987.
30. Steurer W. // Z. Krist., 1990. V.190. S.179-234.
31. Mackay A.L. // J. Non-Crystalline Solids, 1987. V.97/98. P.55-62.
32. Иванов В.В., Щербаков И.Н. Моделирование композиционных никель-фосфорных покрытий с антифрикционными свойствами. – Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион», 2008. – 112 с.
33. Щербаков И.Н., Иванов В.В., Логинов В.Т. и др. Химическое наноконструирование композицонных материалов и покрытий с антифрикционными свойствами. Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки», 2011. 132с.
34. Иванов В.В., Арзуманова А.В., Иванов А.В., Балакай В.И. // Журн. прикладной химии, 2006. – Т.79. – Вып.4. – С.619-621.
35. Иванов В.В., Курнакова Н.Ю., Арзуманова А.В., и др. // Журн. прикладной химии, 2008. – Т.81. – Вып. 12. – С.2059-2061.
36. Иванов В.В., Арзуманова А.В., Балакай И.В., Балакай В.И. // Журн. прикладной химии, 2009. – Т.82. – Вып. 5. – С.797-802.
37. Иванов В.В., Щербаков И.Н. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2011. – №3. – С.54-57.

Структурные состояния в ячейке структурированного 3D пространства определяются кристаллическими компонентами r модулярной структуры с помощью дискретной {ti}или непрерывной группы трансляций {τi} (i = 1, 2, 3), ее возможными наноразмерными n компонентами с помощью дискретной группы трансляций {ti} нанообъектов [1-7] и фрактальными f компонентами с помощью задания соответствующих генераторов [8-25]. Проанализируем вероятные структурные состояния детерминистических модулярных структур со всеми этими компонентами в 3D пространстве.

С учетом характера элементов группы трансляций структурно совместимыми сочетаниями компонент могут быть получены основные классы вероятных структурных состояний локальной области структурированного 3D пространства [8-11] (табл. 1). Примечание к таблице: r, n и f – кристаллическая, наноразмерная и фрактальная компоненты структурного состояния; t и t – дискретная и непрерывная трансляции как виды реализации генератора кристаллической компоненты.

Структурные состояния (r1 r2 r3). Симметрия кристаллических структур может описываться не только пространственными группами класса G33 (R33-структуры), но и группами симметрии, которые учитывают отсутствие периодичности в расположении модулей в одном (3D дважды периодические группы G32 для R32-структур, слоевые группы) или в двух независимых направлениях (3D однопериодические группы G31 для R31-структур, группы стержней) [26 – 30]. Для описания симметрии локальных R30-структур используются 3D апериодические группы G30 , точечные группы.

Таблица 1

Основные классы структурных состояний локальной области структурированного 3D пространства

Структурное состояние

Классы структурных состояний

Условное обозначение класса

Разновидности

Наименование

(r1 r2 r3)

(t1 t2 t3)

Точечный

P

(τ1 t2 t3)

Точечно-линейчатый

PL

(τ1 τ2 t3)

Плоскостной

Pl

(τ1 τ2 τ3)

Объемный

V

(r1 r2 n3)

(t1 t2 n3)

Точечный наноразмерный

PN

(t1 τ2 n3)

Точечно-линейчатые наноразмерные

PLN

(τ1 τ2 n3)

Плоскостной наноразмерный

PlN

(r1 r2 f3)

(t1 t2 f3)

Точечный фрактальный

PF

(t1 τ2 f3)

Точечно-линейчатые фрактальный

PLF

(τ1 τ2 f3)

Плоскостной фрактальный

PlN

(r1 f2 n3)

(t1 f2 n3)

Точечный нанофрактальный

PNF

(τ1 f2 n3)

Линейчатый нанофрактальный

LNF

(r1 f2 f3)

(t1 f2 f3)

Точечный фрактальный гибридный

PFG

(τ1 f2 f3)

Линейчатый фрактальный гибридный

LFG

(r1 n2 n3)

(t1 n2 n3)

Точечный наноразмерный

PNN

(τ1 n2 n3)

Линейчатый наноразмерный

LNN

Факт существования апериодических (несоразмерных) кристаллов и квазикристаллов [29] требует использовать более точное понимание периодичности n в Rmn–структурах. Нарушение закона упаковки асимметричных модулей в модулярной структуре или их разупорядоченность могут быть связаны в общем случае с возникновением как позиционной так и ориентационной разупорядоченности. Формально позиционную упорядоченность nS и ориентационную упорядоченность nO можно рассматривать как две независимые компоненты периодичности n. В связи с этим вместо Rmn-структур можно рассматривать Rm(S,O)-структуры (табл.2). Структуры вида R3(3, 3) эквивалентны R33-структурам. Структуры R3(3, no) (где nO = 2, 1, 0) и R3(ns, 3) (где nS = 2, 1, 0) можно объединить в группу апериодических структур (1D, 2D и 3D, соответственно). Однако R3(3, no)-структуры, которые характеризуются позиционной упорядоченностью модулей, должны обладать кристаллографической симметрией – симметрией Федоровских групп G33, даже если локальная симметрия модуля не является кристаллографической. Структуры вида R3(ns, 3) (при значениях nS < 3) формально могут считаться несоразмерными. Известные 1D, 2D и 3D квазикристаллы [27 – 31] могут быть отнесены к модульным структурам вида R3(2, 1), R3(1, 2) и R3(0, 3) соответственно.

Таблица 2

Возможные группы симметрии для описания Rm(S,O)-структур с различными ориентационно и позиционно упорядоченными структурными фрагментами (атомами, наночастицами, локальными фракталами)

Параметры упорядоченности

Позиционная упорядоченность, S

3

2

1

0

Ориента-ционная упорядо-ченность,

O

3

R3(3, 3)

(пр. гр. G33)

R3(2, 3) (слоевые гр. G32, ленточные гр. G32,1, точечные слоевые гр. G32,0, точечные ленточные гр. G32,1,0)

R3(1, 3) (стержневые гр. G31, точечные стержневые гр. G31,0)

R3(0 3) (точечные 3D гр. G30)

2

R3(3, 2) (пр. гр. G33)

R2(2, 2) (плоские гр. G22)

R2(1, 2) (гр. бордюров G21, точечные гр. бордюров G21,0)

R2(0, 2) (точечные 2D гр. или розеточные гр. G20)

1

R3(3, 1) (пр. гр. G33)

R2(2, 1) (плоские гр. G22)

R1(1, 1) (линейные гр. G11)

R1(0, 1) (точечные 1D гр. G10)

0

R3(3, 0) (пр. гр. G33)

R2(2, 0) (плоские гр. G22)

R1(1, 0) (линейные гр. G11)

R0(0, 0) (точечные 0D гр. G00)

Структурные состояния (r1 r2 n3) и (r1 r2 f3). Из 16-ти разновидностей структурных состояний локальной области структурированного 3D пространства 6 состояний реализуются только из двух ориентационно независимых кристаллических компонент (табл.1). Варианты описания симметрии R3(S,O)-структур с этими состояниями существенно зависят от вида и способа реализации третьей компоненты. Для описания симметрии детерминистических R3(S,O)(r1 r2 n3)-структур с определенной ориентационной и позиционной упорядоченностью высоко симметричных нанообъектов могут быть использованы группы G33 (табл. 2). Если нанообъекты низко симметричны и ориентационно или позиционно разупорядочены в структурах вида R3(3, 2) или R3(2, 3), то симметрия их описывается с помощью пространственных G33 или слоевых групп G32, соответственно. Описание симметрии детерминистических R3(S,O)(r1 r2 f3)-структур с фрактальной компонентой проводится аналогичным образом в случае высоко симметричного (G33) и низко симметричного локального фрактала (G32).

Структурные состояния (r1 f2 n3), (r1 f2 f3) и (r1 n2 n3). В локальной области структурированного 3D пространства только 6 разновидностей структурных состояний реализуются из двух некристаллических компонент (табл.1). Варианты описания симметрии детерминистических R3(S,O)(r1 n2 n3), R3(S,O)(r1 f2 n3) и R3(S,O)(r1 f2 f3)-структур существенно зависят от способа реализации наноразмерной и фрактальной компонент структурного состояния. Для описания симметрии R3(3,О)(r1 n2 n3)-структур с определенной ориентационной и позиционной упорядоченностью высоко симметричных нанообъектов могут быть использованы группы G33 (табл. 2). Если нанообъекты низко симметричны и ориентационно или позиционно разупорядочены в структурах вида R3(3, 1) или R3(1, 3), то симметрия их описывается с помощью пространственных G33 или стержневых групп G31, соответственно. В случае детерминистических R3(3,O)(r1 f2 f3)-структур описание аналогично (для высоко симметричного локального фрактала – группы G33, а для низко симметричного – G31.

В случае реализации частичной упорядоченности в R3(S,O)-, R2(S,O)- и R1(S,O)-структурах, т.е. при значениях параметров S и O £ 2, для описания используются соответствующие группы классов симметрии, указанные в табл. 2.

Данные о возможных состояниях многокомпонентных структур с наноразмерной и фрактальной компонентами в 3D пространстве рассматривались как возможные абстракции конфигураций межфазных границ и распределения фаз в объеме антифрикционных композиционных материалов и покрытий в процессе их формирования и последующего трибологического воздействия. Ранее эти представления были использованы при целенаправленном поиске и интерпретации трибологических свойств поверхности композиционных материалов и покрытий [32–40], свойств химически активных материалов и анодных покрытий [41-43].


Библиографическая ссылка

Иванов В.В. ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ И ВОЗМОЖНЫЕ СОСТОЯНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СТРУКТУР, ВКЛЮЧАЮЩИХ КРИСТАЛЛИЧЕСКУЮ КОМПОНЕНТУ // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 7. – С. 93-95;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=34151 (дата обращения: 18.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074