Том 68, № 4 (2023)

Представлены результаты исследования пространственного распределения линейных дефектов в монокристаллах синтетических алмазов кубооктаэдрического габитуса, выращенных в лабораторных условиях методом HPHT вблизи линии равновесия алмаз–графит. Впервые для исследования синтетических алмазов данного типа использовался метод рентгеновской топо-томографии, реализованный на лабораторном источнике рентгеновского излучения.

Получено аналитическое выражение для инструментальной линии двухкристального спектрометра, не требующее ограничения на характер зависимости сечения поглощения от длины волны. Рассчитана модельная инструментальная линия (кривая качания) для спектрометрической схемы Брэгг–Брэгг на примере кристалла InSb в области слабой зависимости сечения поглощения от длины волны и в области длин волн, близких к резонансу поглощения.

Моделирование катион-дефицитных твердых растворов Na\(_{{2--3x}}\)Gd_xMoO₄ в системе NaGd(MoO₄)₂–Gd₂(MoO₄)₃ проведено методом межатомных потенциалов. Установлены зависимости параметров и объема элементарной ячейки, плотности, модуля объемной упругости, энтальпии, колебательной энтропии и теплоемкости от состава. Построены температурные зависимости теплоемкости и колебательной энтропии. Исследована локальная структура твердых растворов. Показано, что в среднем расстояния вакансия–кислород на 5.0% больше расстояний Na–O и на 11.8% больше, чем расстояния Gd–O. По мере увеличения содержания гадолиния размеры этих координационных полиэдров немного возрастают, что сопровождается увеличением размеров элементарной ячейки. Параметр с растет быстрее, чем а, что свидетельствует об искажении элементарной ячейки и полиэдров.

Выведены структурные классы кристаллических структур, состоящих из параллельных друг другу цепочечных структурных единиц (полимеров) и построенных за счет единственного опорного контакта между полимерными цепочками. Всего найдено 43 структурных класса. Сети опорных контактов в них относятся к топологическим типам sql, hxl, hcb, kgm, kgd, 2,4L2 и к иным типам сетей с двухкоординированными вершинами. Приводятся примеры кристаллических структур неорганических и органических полимеров.

Проведен кристаллографический анализ структур – моноклинной Nа₈[{Re₄(PO)₄}(CN)₁₂]⋅18H₂O⋅ ⋅CH₃OH (I) и ромбической [(C₆H₅)₄P]₄ [Ta₆I₁₂(CN₆)] (II), в которых кластеры тяжелых атомов значительно разрежены в пространстве так, что порядок их взаимного расположения нельзя объяснить только химическим взаимодействием. В структуре I кристаллографические плоскости с высокой атомной плотностью (“скелетные” плоскости) находятся в областях с d_hkl = 10–5.5 Å и d_hkl < 3 Å. В первой области фактически выделены плоскости, в которых сконцентрированы атомные группировки [Re₄(PO)₄], играющие роль единых массивных объектов, вторая – область, где упорядочение реализовано на уровне отдельных атомов. Кристаллографический анализ показал, что основу структуры определяют позиции тяжелых катионов Re. Поразительно, что в этой структуре в элементарной ячейке находятся 1152 подъячейки и только 32 атома Re, т.е. только 1/144 часть обеспечивает основу стабильности структуры. В структуре II также отсутствуют “скелетные” плоскости в интервале d_hkl от ∼7 до ∼4 Å, и плоскости в области больших d_hkl характеризуют упорядочение кластеров, а в области малых d_hkl – упорядочение отдельных атомов. Геометрия и локальная симметрия кластерной группировки – Та₆-октаэдра – диктуют основу трансляционной симметрии, единую подрешетку узлов, большая часть которых оказывается без этих атомов. Рассмотренные структуры демонстрируют ведущую роль тяжелых атомов в образовании трансляционной симметрии – принципиального отличия кристаллического состояния от других конденсированных состояний. Образующаяся структура сохраняет частично локальную симметрию зародышей (темплатов) атомных групп, связанных прочными химическими взаимодействиями, в том числе тяжелых атомов с легкими. Процесс образования из хаотически ориентированных и случайно расположенных темплатов кристаллической структуры – когерентная сборка – реализуется по законам динамики упругих сред, где важны не столько химические характеристики атомов, сколько их массы.

Методами микрозондового и рентгеноструктурного анализа изучена разновидность минерала нежиловита, содержащая сурьму и повышенное количество титана. Дифракционный эксперимент получен от кристалла, который является сростком нежиловита и хегбомита с близкими параметрами элементарной ячейки. Параметры гексагональной ячейки изученного нежиловита: a = 5.8855(2), c = 23.092(1) Å, V = 692.73 (4) ų, пр. гр. P6₃/mmc. Модель структуры уточнена по ограниченному числу независимых рефлексов 231F > 4σ(F) до R = 0.08. Кристаллохимическая формула (Z = 2): PbZn₂(Ti_0.9Al_0.1)(Al_0.6Sb\(_{{0.4}}^{{5 + }}\))Mn\(_{2}^{{3 + }}\)Fe\(_{6}^{{3 + }}\) O_18.5(O,OH)_0.5. Установлено распределение катионов данного состава по позициям структуры. Основу структуры минерала составляют шпинелевые слои, состоящие из связанных ребрами октаэдров Fe³⁺. Они чередуются с двумя гетерополиэдрическими слоями: в одном слое тетраэдры Zn объединяют (Al,Sb)-октаэдры, а в другом – пятивершинники Ti объединяют димеры из октаэдров Mn³⁺.

Проведены синтез и рентгеноструктурное исследование монокристаллов двух новых дисульфатоуранилатов: Rb₂[UO₂(SO₄)₂(H₂O)]⋅1.75H₂O (I) и (N₂H₅)₂[UO₂(SO₄)₂(H₂O)] (II). В структурах I и II каждый ион уранила координирует в экваториальной плоскости четыре бидентатно-мостиковых сульфатогруппы и одну молекулу воды, образуя пентагонально-бипирамидальные комплексы с кристаллохимической формулой АВ\(_{2}^{2}\)М¹ (A = \({\text{UO}}_{2}^{{2 + }}\), B² = \({\text{SO}}_{4}^{{2 - }}\), M¹ = H₂O). Установлено, что при одинаковом составе [UO₂(SO₄)₂(H₂O)]^2– урансодержащие структурные единицы являются геометрическими изомерами: в I они имеют цепочечное, а в II – слоистое строение.

Методом Багдасарова выращены из расплава монокристаллы иттрий-алюминиевого граната, в том числе легированные церием. Проведено сравнительное спектроскопическое исследование образцов монокристаллов граната и специально изготовленной керамики аналогичного состава. Сравнительный анализ позволяет предположить, что увеличение концентрации ионов церия в кристаллах граната улучшает их спектрально-люминесцентные и сцинтилляционные характеристики, а также способствует эффективному тушению люминесценции основы. Предложены пути оптимизации условий синтеза для повышения эффективности сцинтилляторов на основе кристаллов граната {Y\(_{{1--x}}\)Ce_x}₃Al₅O₁₂.

Рассмотрена модель магнитогидродинамических доменов, описывающая движение нематической жидкости с положительной анизотропией диамагнитной восприимчивости в геометрии деформации поперечного изгиба. В уравнении движения нематика модели учтен инерционный член. Это позволило ввести в модель безразмерные параметры – отношения чисел Эриксена к числам Рейнольдса. Введение таких параметров позволяет экспериментально оценивать относительную роль упругих и вязких сил в нематиках различной природы.

Проведен сравнительный анализ структуры высушенных пленок бактериальной целлюлозы (БЦ), продуцируемых бактериями штамма Gluconacetobacter hansenii GH-1/2008 при статическом культивировании на питательных средах с различными источниками углерода: глюкоза, сахароза, мальтоза, фруктоза, лактоза. Обнаружено, что надмолекулярная структура пленок представляет собой пространственную сетку из ориентационно-упорядоченных микрофибрилл со средним диаметром от 30 до 60 нм, состоящих из кристаллических и аморфных областей. Анализ рентгенограмм показал, что кристаллические области микрофибрилл сформированы целлюлозой I. В зависимости от состава питательной среды степень кристалличности пленок изменяется в диапазоне от ~20 до 90%. Обнаружено, что независимо от источника углерода микроструктура верхней и нижней поверхностей пленок БЦ различна и определяется статическими условиями культивирования: на верхней поверхности гель-пленок присутствуют поры диаметром до 500 нм; на нижней поверхности распределение пор по размерам носит более широкий характер (до 600 нм). Разница между средними значениями пор на верхних и нижних поверхностях варьируется от 95 до 180 и от 100 до 200 нм соответственно. Результаты измерений механических свойств пленок показали, что максимальную прочность имеют пленки, полученные при культивировании на фруктозе и сахарозе, а минимальную – на лактозе и мальтозе. Приведены данные продуктивности БЦ штамма GH-1/2008.

В процессе горячего прессования при 1213 К и последующего отжига на воздухе монокристалла Si в объеме электролитического порошка Cr на границе раздела исходных компонентов происходит формирование промежуточного поликристаллического слоя силицида. Фазовый состав и микроструктура переходного слоя и его окрестностей исследовались методами растровой электронной микроскопии, рентгеновского энерго-дисперсионного микроанализа и дифракции обратно рассеянных электронов. Переходный слой имеет кристаллическую структуру гексагональной фазы дисилицида хрома (пр. гр. P6₂22). Дополнительный отжиг до 120 ч приводит к незначительной рекристаллизации мелких зерен в более крупные.

Для дифрактометра высокой светосилы, создаваемого для реактора ПИК (Гатчина), выполнены расчеты разрешения как численно, так и аналитически. Эти два подхода дали разные результаты. При численном расчете все траектории нейтронов ограничены геометрией оптических элементов. Поэтому дифракционный профиль имеет форму трапеции, что хорошо видно при больших углах дифракции. Аналитические формулы предполагают гауссовый профиль линии. Различие профилей приводит к различию кривых разрешения, рассчитанных численно и аналитически. Это различие особенно заметно для дифрактометров со средним и низким разрешением, оптимизированных на максимальную светосилу.

Статья посвящена крупному ученому и организатору науки, профессору Льву Михайловичу Блинову, посвятившему свою жизнь исследованию жидких кристаллов и организованных молекулярных структур. Лев Михайлович является основателем школы экспериментальных исследований органических пленок и жидких кристаллов в Советском Союзе, им воспитаны десятки молодых ученых, ставших кандидатами и докторами наук. Л.М. Блиновым написаны сотни научных статей, множество обзоров, монографий и учебников, читались лекции как в России, так и по всему миру. Кратко изложена биография Льва Михайловича, дан обзор его наиболее значимых достижений и отдельных публикаций, получивших широкий резонанс в научном сообществе. Приведены воспоминания учеников и коллег.