Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах

• Автор: Илюшин, Григорий Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 360 с. : ил.; 20х14 см

Глава 1. Универсальность проблемы самоорганизации химических систем (в физике конденсированного состояния, молекулярной биологии, супрамолекулярной химии)

1.1. Молекулярная биология (биомолекулярные соединения)

1.2. Супрамолекулярные соединения

1.3. Неорганические соединения

1.3.1. Элементные (каркасные) соединения

1.3.2. Молекулярные фуллерены

1.3.3. Сложные оксиды (силикаты и германаты)

1.4. Общая характеристика проблемы

Глава 2. Общая схема матричной самосборки (self-assembling) кристаллической структуры

2.1. Постановка задачи моделирования самоорганизации в атомарных системах

2.2. Основные стадии самоорганизации системы

2.3. Предшественники кристаллической структуры
2.4. Универсальный принцип структурной эволюции систем
Глава 3. Кластерная самоорганизация периодических структур различной размерности и химической сложности. Методы определения предшественников
3.1. Кристаллические структуры
3.1.1. Информационные возможности дифракционных методов
3.1.2. Механизм последовательной химической и функциональной интеграции атомов в кластер-предшественник
3.2. Кристаллографические сетки Шубникова как кластерные структуры
3.3. Кластерная структура фуллеренов
3.4. Идентификация предшественников кристаллических структур
3.4.1. Метод локального кристаллосгруктурного пересечения пространственных групп симметрии
3.4.2. Метод двухцветного разложение структурных графов на первичные и вторичные контуры
3.4.2.1. Представление кристаллической структуры в виде графа
3.4.2.2. Полная (топологическая) симметрия структурного графа
3.4.2.3. Методологические особенности двухцветного разложения структурных графов
3.5. Алгоритм сборки структуры из предшественников
Глава 4. Геометрико-топологические модели строения конденсированных сред
4.1. Основные понятия геометрической кристаллографии
4.2. (гд, Д)-системы Делоне
4.3. Решетки Браве (как упаковки структурных единиц размерности 0, 1 и 2)
4.3.1. Одномерная решетка Браве
4.3.2. Двумерные решетки Браве
4.3.3. Трехмерные решетки Браве
4.4. Пространственные группы симметрии
4.5. Топологические модели структурных единиц кристаллов
Глава 5. Модельная система: образование и комбинаторно-топологические свойства частиц
5.1. Атомарные модели образования простейших кластеров
5.2. Микроатомные ансамбли: топологическая классификация и иерархическое упорядочение
5.2.1. Кластерысп
5.2.2. Кластеры с п = 4
5.2.3. Кластеры с л
5.2.4. Кластеры с п = 6 . .
5.2.5. Кластеры с п — 8 . *
Глава 6. Моделирование сборки правильных полиэдров .
6.1. Прямая и обратная задача моделирования структуры
6.2. Двухцветные «упаковки» структурных единиц
6.2.1. Кластеры как упаковки мономеров в полиэдрах
6.2.2. Правильные полиэдры Платона
6.2.2.1. Паркетная сборка правильных полиэдров Платона
6.2.2.2. Кластерная сборка правильных полиэдров Платона
Глава 7. Моделирование сборки плоских сеток
7.1. Типы плоских сеток Шубникова
7.2. Механизм паркетной сборки
7.3. Механизм кластерной (комплементарной) сборки
7.4. Новые типы плоских сеток
7.5. Симметрийный механизм сборки кластеров из молекул А2 (А-канал эволюции, автокатализ)
Глава 2. Общая схема матричной самосборки из молекул двух- или трехмерных ассоциатов в виде супрамолеку-лярных ансамблей.

• Крупномасштабные флуктуации (явление автокатализа) — «самосборка» системы: комплементарная трехмерная конденсация кластерных сверхпредшественников или супер(супра)молекулярных ансамблей; стадия формирования глобальных кристаллических структур.
Вводятся два основных понятия, важных при моделировании самосборки кристаллических структур элементных соединений, такие как:
• кластер-предшественник структуры — это многоатомный кластер (из двух и более атомов, определяемый как некоторая мономерная субъединица), конденсация кластера на всех стадиях сборки структуры происходит по механизму комплементарного связывания и контролируется тройным отбором по трансляционной симметрии;
• супер(сверх)предшественник структуры — это надкластерная структура высокого уровня (суперкластер, суперпредшественник), выявленная в результате алгоритмически проведенного моделирования процесса комплементарной сборки кристаллической структуры из кластера-предшественника (мономерной субъединицы).
Минимальное число мономеров (простейших кластеров-предше-ственников), сформировавших в пространстве трехмерный суперпредшественник кристаллической структуры каркасного типа, определено равным восьми.
Сформулирован принцип макроструктурной эволюции неорганических систем, который заключается в сохранении системой в интегрированном состоянии в первую очередь кристаллообразующих частиц, как частиц при прочих равных условиях наиболее быстро достигающих высокого уровня иерархической самоорганизации.