Le problème de la relation entre la structure des matériaux et leurs propriétés physiques est l'un des problèmes mondiaux d'aujourd'hui. Pendant de nombreuses années, des chercheurs de la Faculté de physique de l'Université Lobatchevsky ont travaillé pour le résoudre. En particulier, des études expérimentales et théoriques systématiques des structures atomiques des cristaux de divers matériaux sont menées au département de cristallographie et de physique expérimentale de l'UNN.

L'approche traditionnelle pour décrire la structure atomique d'un cristal consiste à utiliser la méthode polyédrique basée sur la description du modèle d'un cristal au moyen de polyèdres de coordination (polyèdres construits sur des atomes comme sommets). Une contribution importante au développement de cette méthode a été faite par l'académicien N.V. Belov, l'initiateur de la recherche cristallographique à la faculté de physique de l'UNN. La méthode polyédrique simplifie grandement l'analyse cristallochimique de structures atomiques complexes. La structure cristalline dans son ensemble est représentée sous la forme d'un système ordonné spatialement de polyèdres de coordination, Donc, une transition est effectuée d'un atome à une unité structurelle plus grande, le polyèdre de coordination. D'autre part, l'analyse des polyèdres de coordination individuels permet de déterminer la symétrie de l'environnement d'un atome particulier, son énergie et son état chimique.

En vrais cristaux, les polyèdres de coordination ont souvent une forme déformée, C'est, ils diffèrent des polyèdres idéaux. La présence d'une distorsion du polyèdre de coordination et son amplitude sont dues à une variété de facteurs, y compris l'état énergétique de l'atome central, les caractéristiques chimiques et physiques de l'environnement de l'atome central, les contraintes mécaniques apparaissant dans la charpente de la structure atomique du cristal, et beaucoup plus. Certains types de distorsion des polyèdres de coordination affectent de manière significative les propriétés physiques des matériaux. Par exemple, la distorsion du polyèdre de coordination d'un ion activateur dans un cristal laser peut conduire à une séparation Stark des termes électroniques, ce qui entraîne souvent un élargissement des spectres d'émission. Ainsi, se pose le problème de donner une estimation quantitative de la distorsion dans un polyèdre de coordination réel.

Le professeur agrégé Nikolai Somov et le professeur adjoint Pavel Andreev du Département de cristallographie et de physique expérimentale de l'Université d'État Lobachevsky de Nijni Novgorod ont proposé une nouvelle approche pour estimer le degré de similitude d'un polyèdre de coordination avec un certain polyèdre de référence. Le degré de similarité d'un polyèdre de coordination est une valeur scalaire strictement égale à l'unité si le polyèdre de coordination est similaire au polyèdre de référence; dans d'autres cas, il prend des valeurs de zéro à un. La méthode proposée est mise en œuvre sous la forme d'un programme informatique disponible gratuitement (http://phys.unn.ru/ps/).

La méthode d'estimation quantitative du degré de similarité des polyèdres de coordination a été testée sur plus de 400 structures cristallines de composés organométalliques d'antimoine pentavalent et de bismuth. Il a été montré que l'approche proposée est cohérente avec l'un des principaux théorèmes de la chimie cristalline structurale, et les avantages de la nouvelle approche ont été démontrés à l'aide d'exemples concrets.