ИТЕРАЦИОННЫЙ МОДУЛЯРНЫЙ ДИЗАЙН ДВУМЕРНЫХ НАНОСТРУКТУР
Словари определяют информацию как «сведения об окружающем мире ипротекающих внем процессах» [1]. Информация выступает как знание оструктурах. Вхимии язык, на котором записано устройство структуры вещества, частично известен ивключает всебя законы Д.И.Менделеева, Е.С.Федорова, стереохимии икристаллохимии. Но сами вещества при своем взаимодействии пользуются более простым «конфигурационным» языком, включающим программы их связывания (программы комплементарности) вболее крупные агрегаты [2, 3]. Комплементарность структурных единиц вещества закодирована содержащейся вних информацией (зарядом, полярностью, размерами, нуклеофильностью ит.д.). При этом существенно, что рост кристаллов является дискретным процессом иосуществляется пpaктически единичным путем (вероятность строго определенного наращивания структуры вконфигурационном прострaнcтве системы взаимодействующих атомов близка кединице). Иное дело внаномире - здесь агрегирование структурных единиц происходит по программам [4, 5]. Структура, таким образом, регистрирует информацию ивыступает как память пути образования нанообъекта. Рост структуры происходит по ветвящимся путям вконфигурационном прострaнcтве.
В данной работе эти общие положения конкретизированы впредложенной эволюционной модели формирования двумерных структур.
В качестве основы для получения локальной структуры может быть выбран один из типов универсальных оптимумов, вчастности, полигоны или полиэдры. Вих вершинах могут располагаться атомы, комплексные частицы или определенные локальные совокупности атомов нескольких сортов - молекулы. ПроцеДypa создания локальной структуры Rloc из этих универсальных оптимумов {P} определяется законом Tim) [6, 7]:
Rloc=L {P},im ({P}i, Tim),
а процеДypa размножения подобных локальных структур - эволюционным законом Tk [7]:
R {P}im=Rloc(Tk).
В общем случае процесс получения совокупностей атомов, которые соответствуют образующимся структурам сдальним порядком, может быть записан следующим образом:
R=L {P},im ({P}i, (Tim, Tk)),
где {P}={Pg} или {Ph} - символ типа изогона - «ядра» локальной структуры: или полигон вида {n} или полиэдр типа призмы {n44}; i - индекс ветвления «ядра», который определяется типом изогона испособом ветвления (посредством вершин iv, ребер (сторон) ir или граней ig изогона); m [0, 1, 2,...] - целочисленный индекс, хаpaктеризующий размерный параметр локальной структуры ичисленно равный количеству изогонов-«звеньев» между «ядрами» вветви структуры, при этом относительное «межъядерное» расстояние вединицах размерного параметра изогона внаправлении ветвления равно (m+1); k≤(i - 1) - индекс ветвления вторичных «ядер» [7-9].
Цикл работы генератора (1) (одна генерация ветвлений «ядер») определяет параметр идентичности структуры дальнего порядка внаправлении ветвления, аколичество этих циклов - протяженность упорядоченной структуры. Тип промежуточных между «ядрами» изогонов-«звеньев» определяется типом «ядер», аиндексы их ветвления считаются следующими: iv=ir=ig=1. Для «ядер» ввиде полигонов {n} имеем v=r=n, авозможные значения индексов ветвления iv=ir≤n. Для полиэдров-«ядер» {n44} всоответствии сформулой Эйлера имеем n=g=r-v+2, авозможные значения индексов ветвления iv≤(2+r-n), ir≤(n+v-2) иig≤n. Впроцессе размножения локальных структур Rlok допускается сращивание соседних ветвей структуры между собой за счет вторичных изогонов-«ядер», обуславливающее образование R {P}im -структур, элементы которых полностью или частично заполняют предоставленное им прострaнcтво. Вслучае ограничения роста ветвей другими ветвями этой же структуры образуются фpaктальные структуры - кластеры или дендримеры [4].
Для полигонных иполиэдрических структур параметр ветвления «ядра» i (совместно спараметром k=i-1) определяет метрическую размерность структуры дальнего порядка R {P}im иформу ячейки. Параметр m определяет размеры этой ячейки вединицах размерного параметра «ядра» внаправлении его ветвления. Для получения полигонных структур вкачестве исходных элементов рассматривали только полигоны сn=3, 4, 6, 8 и12, адля получения полиэдрических структур - полиэдры призматического вида {n44}. Закон генерирования структур спомощью этих элементов определим следующим образом [7-9]:
R {Pg}nm=L {Pg},nm ({Pg}n, (Tnm, T n-1)),
R {Ph}(n/2)m=L {Ph},(n/2)m ({Ph} n/2, (T(n/2)m, T(n/2)-1) ).
Таким образом, дизайн всоответствии сгеометрико-топологическим способом вывода вероятных двумерных структур отражает рост иэволюцию структуры из заданного изогона-модуля (полигона или полиэдра). Взависимости от условий образования иразмножения исходной локальной структуры, атакже пересечения ближайших ветвей роста R {P}im -структуры, имеем более широкое многообразие соответствующих им вероятных двумерных структур. При этом не все они являются структурами стопологически идентичными вершинами изогонов, а, следовательно, не все соответствуют двумерным базовым структурам, которые хаpaктеризуются кристаллографически эквивалентными позициями для атомов.
Таблица 1
Двумерные однослойные базовые структуры (сетки Кеплера, обозначения Шлефли) исоответствующие им варианты R {Pg}im -структур
Базовая структура |
Хаpaктеристики полигона-«ядра» |
Хаpaктеристика R {Pg}im -структуры |
||
Символ |
Симметрия |
Обозначение структуры |
Топология полигонов |
|
333333 |
{3} |
3m |
R {3}30, R {3}31 |
3(6), 3(5) |
33336 |
{3} |
3m |
R {3}32 |
3(4) |
{6}∪6{3} |
6mm |
R ({6}∪6{3})60 |
3(3), 6(1) |
|
33344 |
{4}∪2{3} |
mm2 |
R ({4}∪2{3})40 |
4(2), 3(3) |
33434 |
{3}∪{3} |
mm2 |
R ({3}∪{3})40 |
3(3) |
444 |
{4} |
4mm |
R {4}40 , R {4}41, R {4}40 |
4(4), 4(3), 4(2) |
3636 |
{3} |
3m |
R {3}30, R {3}31 |
3(2) |
{6} |
6mm |
R {6}60 |
6(2) |
|
{6}∪3{3} |
3m |
R ({6}∪3{3})30 |
6(2), 3(2) |
|
3464 |
{4}∪{3} |
m |
R ({4}∪{3})20 |
4(2), 3(1) |
{6}∪3{4} |
3m |
R ({6}∪3{4})30 |
6(1), 4(2) |
|
666 |
{6} |
6mm |
R {6}30 |
6(3) |
488 |
{8} |
8mm |
R {8}40 |
8(2) |
{8}∪{4} |
4mm |
R ({8}∪{4})40 |
8(2), 4(1) |
|
46.12 |
{6}∪{4} |
m |
R ({6}∪{4})30 |
6(1), 4(1) |
{12}∪3{6} |
3m |
R({12}∪3{6})30 |
12(1), 6(1) |
|
{12}∪3{4} |
3m |
R ({12}∪3{4})30 |
12(1), 4(1) |
|
3.12.12 |
{12} |
12mm |
R {12}60 |
12(2) |
{12}∪3{3} |
3m |
R ({12}∪3{3})30 |
12(2), 3(1) |
В случае генерирования двумерных однослойных структур (табл.1) вкачестве вершин элементов-полигонов можно рассматривать атомы. При генерировании двумерных двухслойных базовых структур (табл.2) вкачестве геометрических центров элементов рассматриваются геометрические центры соответствующих полиэдров. Для всех вариантов полученных совокупностей атомов ввиде полигонных или полиэдрических слоев проанализировано условие топологической идентичности вершин вкристаллохимическом
смысле.
Таблица 2
Двумерные двухслойные базовые структуры (полиэдрические слои) исоответствующие им варианты R {Ph}im -структур
Комбинации |
Хаpaктеристика |
Хаpaктеристика R{Ph}im-структуры |
||
Символ |
Симметрия |
Обозначение структуры |
Топология |
|
4{333} + 3{3333} |
{333} |
43m |
R {333}30 |
4(4) |
{3333} |
m3m |
R {3333}60, R {3333}30 |
6(3) |
|
6{344} |
{344} |
3m |
R {344}30, R {344}31 |
6(6), 6(5) |
4{344} + {644} |
{344} |
3m |
R {344}32 |
6(4) |
{644}∪6{344} |
6/mmm |
R ({644}∪6{344})60 |
6(3), 12(1) |
|
3{344} + 2{444} |
{444}∪2{344} |
mmm |
R ({444}∪2{344})40 |
8(2), 6(3) |
3{344} + 2{444} |
{344}∪{344} |
mmm |
R ({344}∪{344})40 |
6(3) |
4{444} |
{444} |
m3m |
R {444}40, R {444}41, R {444}40 |
8(4), 8(3), 8(2) |
2{344} + 2{644} |
{344} |
3m |
R {344}30, R {344}31 |
6(2) |
{644} |
6/mmm |
R {644}60 |
12(2) |
|
{644}∪3{344} |
3m |
R ({644}∪3{344})30 |
12(2), 6(2) |
|
{344} + 2{444} + {644} |
{444}∪{344} |
mm2 |
R ({444}∪{344})20 |
8(2), 6(1) |
{644}∪3{444} |
3m |
R ({644}∪3{444})30 |
12(1), 8(2) |
|
3{644} |
{644} |
6/mmm |
R {644}30 |
12(3) |
{444} + 2{844} |
{844} |
8/mmm |
R {844}40 |
16(2) |
{844}∪{444} |
mm2 |
R ({844}∪{444})40 |
16(2), 8(1) |
|
{444} + {644} + {12.44} |
{644}∪{444} |
mm2 |
R ({644}∪{444})30 |
12(1), 8(1) |
{12.44}∪3{644} |
3m |
R ({12.44}∪3{644})30 |
24(1), 12(1) |
|
{12.44}∪3{444} |
3m |
R ({12.44}∪3{444})30 |
24(1), 8(1) |
|
{344} + 2{12.44} |
{12.44} |
12/mmm |
R {12.44}60 |
24(2) |
{12.44}∪3{344} |
3m |
R ({12.44}∪3{344})30 |
24(2), 6(1) |
Динамика образования простых R {Pg}im -структур (т.е. из полигонов {3}, {4} и{6}) иособенности их эволюции впроцессе роста хаpaктеризуют их топологические хаpaктеристики. Установлено, что только структуры сминимальными значениями параметра m состоят из полигонов стопологически идентичными вершинами.
Двумерные полигонные структуры получены данным методом из набора возможных R {Pg}im -структур при значениях индексов i=n иm=0 или 1 (см.табл. 1). Однако только часть структурных представителей этого набора соответствуют одиннадцати полигонным структурам стопологически идентичными вершинами полигонов (сеткам Кеплера). Вчастности, двумерным сеткам 33336, 488 и666 соответствуют только структуры R {3}32, R {8}40 иR {6}30. Кроме того, большинство гетерополигонных структур могут быть получены только втом случае, если вкачестве «ядра» R {Pg}im-структуры выбраны объединения двух разных типов полигонов (см. табл. 1, структуры 2-4, 6, 7, 9-11).
Отметим, что для большинства полигонных структур возможны два или более вариантов их образования. Данная многовариантность может быть обусловлена особенностями роста иэволюции структуры из заданного полигона или гетерополигонного модуля. Эти особенности являются результатом наличия как минимум двух типов ветвления «ядер»: ветвление спомощью вершин iv или ветвление спомощью сторон ir полигона (см. табл.1), атакже многовариантностью ветвления вторичных «ядер» R {Pg}im-структур при пересечении вних соседних ветвей.
Полиэдрические слои, соответствующие двумерным двухслойным базовым структурам, получены из 11 двумерных полигонных структур. Все они могут быть представлены как результат размножения локальных R {Ph}im-структур, образованных из полиэдров призматического вида {n44} или их возможных объединений, по аналогии сполигонными структурами (см. табл.1). Исключение представляет октатетраэдрический слой, представленный из тетраэдров {333}, из октаэдров {3333} или их возможного объединения (4{333}∪3{3333}) (см. табл. 2).
Таким образом, предложены информационные генетические коды L {P},im ({P}i(Tim, Tk))) для двумерных полигонных иполиэдрических структур. Методом итерационного модулярного дизайна получены серии структур стопологически идентичными элементами, представители которых могут рассматриваться как структурные элементы структур кристаллов. Разработана модель иопределены алгоритмы формирования структур ваприори структурированном двумерном прострaнcтве путем заполнения его всоответствии сопределенными эволюционными правилами.
Список литературы
- Словарь русского языка / под ред. А.П. Евгеньевой. - М.: Русский язык, 1981. - 674 с.
- Лен Ж.М. Супрамолекулярная химия: концепции иперспективы. - Новосибирск: Наука, 1998. - 334 с.
- Алесковский В.Б. Информация как фактор самоорганизации иорганизации вещества // Журн. общей химии. - 2002. - Т.72, №4. - С. 611-616.
- Таланов В.М., Ерейская Г.П., Юзюк Ю.И. Введение вхимию ифизику наноструктур инаноструктурированных материалов - М.: Изд-во «Академия естествознания», 2008. - 389 с.
- Таланов В.М., Ерейская Г.П. Методы синтеза наноструктур инаноструктурированных материалов. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2011. - 284 с.
- Иванов В.В. Комбинаторное моделирование вероятных структур неорганических веществ. - Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2003. - 204 с.
- Иванов В.В., Шабельская Н.П., Таланов В.М. Информация иструктура внаномире: модулярный дизайн двумерных полигонных иполиэдрических наноструктур // Современные наукоемкие технологии. - 2010. - №10. - С. 176-179.
- Иванов В.В., Таланов В.М. Модулярное строение наноструктур: Информационные коды икомбинаторный дизайн // Наносистемы: Физика, Химия, Математика. - 2010. - Т.1, №1. - С. 72-107.
- Иванов В.В., Таланов В.М., Гусаров В.В. Информация иструктура внаномире: модулярный дизайн двумерных наноструктур ифpaктальных решеток // Наносистемы: Физика, Химия, Математика. - 2011. - Т.2, №3. - С. 121-134.
Статья в формате PDF 114 KB...
17 04 2024 11:24:12
Статья в формате PDF 141 KB...
15 04 2024 18:40:30
Статья в формате PDF 126 KB...
14 04 2024 13:28:34
Статья в формате PDF 116 KB...
12 04 2024 12:59:52
Одним из наиболее часто встречающихся осложнений после пластических операций остаются гипертрофические рубцы [1;6;10], этиология которых может быть обусловлена неадекватным образованием вазоактивных веществ. Репаративная регенерация операционной раны состоит из серии биохимических координированных реакций между различными типами клеток, регулируемых локальными медиаторами. В этом процессе участвуют не только клеточные элементы соединительной ткани, но и факторы, продуцируемые эндотелием [7]. При оперативных вмешательствах заполнение тканевого дефекта осуществляется грануляционной тканью, необходимым условием роста которой является развитие сети капилляров из эндотелиальных клеток (ангиогенез). ...
11 04 2024 18:44:45
Статья в формате PDF 468 KB...
10 04 2024 12:23:26
Статья в формате PDF 119 KB...
09 04 2024 21:53:18
Статья в формате PDF 114 KB...
07 04 2024 15:16:45
Исследованы показатели окислительно-антиоксидантной системы (содержание малоновогодиальдегида, каталазная и общая антиоксидантная активности) мышечной ткани русского осетра и карпа при свинцовой интоксикации. В мышцах молоди осетра обнаружена активация перекисного окисления липидов и снижение общей антиоксидантной активности. В отличие от осетра у молоди карпаактивация перекисного окисления липидов сопровождается компенсаторным повышением общей антиоксидантной активности и поддержанием достаточно высокого уровня активности каталазы. Повышение активности каталазы осетра при значительной активации ПОЛ может быть связано с выходом фермента из клеточных органелл, вследствие лабилизации клеточных мембран. Полученные данные свидетельствуют о большей толерантности карпа к свинцовой интоксикации, по сравнению с контролем. ...
06 04 2024 9:33:27
Статья в формате PDF 106 KB...
05 04 2024 18:36:44
Статья в формате PDF 102 KB...
04 04 2024 20:48:49
Статья в формате PDF 174 KB...
03 04 2024 18:14:32
Статья в формате PDF 314 KB...
01 04 2024 21:30:37
Статья в формате PDF 314 KB...
30 03 2024 0:35:27
Статья в формате PDF 236 KB...
29 03 2024 22:17:51
Статья в формате PDF 116 KB...
28 03 2024 23:48:13
Статья в формате PDF 101 KB...
27 03 2024 0:20:40
Статья в формате PDF 106 KB...
26 03 2024 13:54:49
Статья в формате PDF 191 KB...
25 03 2024 16:33:25
Обсуждаются современные методологические аспекты использования активных методов обучения студентов в развитие мышление и творчество. ...
24 03 2024 17:24:15
23 03 2024 2:56:57
На модели экспериментального инфаркта миокарда у крыс на фоне введения препарата лонголайф-IBMED изучены изменения ЭКГ и частоты сердечных сокращений (через 1 час и через 7 суток). Показано, что испытуемый препарат обладает противоишемическим действием, улучшает коронарный кровоток в постинфарктный период, достоверно повышает выживаемость животных. ...
22 03 2024 11:53:39
Статья в формате PDF 117 KB...
21 03 2024 14:30:55
Статья в формате PDF 114 KB...
20 03 2024 9:19:57
Статья в формате PDF 137 KB...
19 03 2024 23:14:51
Исследованы водные растворы неорганических соединений бесконтактно активированные в бездиафрагменном электролизере. Активация в большинстве случаев сопровождается уменьшением окислительно-восстановительного потенциала растворов. Показано, что релаксация бесконтактно активированных растворов начинается спустя 30-40 минут по завершении активации и протекает в колебательном режиме. Растворы бихромата калия при активации приобретают отрицательный окислительно-восстановительный потенциал, спектр поглощения растворов при этом не изменяется. Для растворов перманганата калия наблюдается противоположный эффект. Изменения окислительно-восстановительного потенциала невелики, однако изменение спектра поглощения раствора свидетельствует об образовании продукта, не имеющем аналогов при химическом восстановлении KMnO4. ...
17 03 2024 12:13:37
Статья в формате PDF 113 KB...
16 03 2024 3:27:47
Статья в формате PDF 116 KB...
15 03 2024 20:54:34
Статья в формате PDF 110 KB...
14 03 2024 9:33:15
Статья в формате PDF 218 KB...
13 03 2024 16:55:25
Статья в формате PDF 106 KB...
12 03 2024 20:21:23
Статья «Собственность на землю: историографический аспект» представляет собой историографический анализ проблемы отношений собственности на землю с точки зрения различных школ экономической мысли. В ней раскрываются противоречия теории земельной собственности с современной пpaктикой землепользования. ...
11 03 2024 13:36:29
Разработан пакет графических алгоритмических моделей отбpaковочных испытаний радиоприемных устройств, изготавливаемых и выпускаемых предприятием, как первый шаг к последующей автоматизации. Показано преимущество разработанных моделей по сравнению с действующей текстовой инструкцией по проведению испытаний. ...
10 03 2024 18:23:47
Статья в формате PDF 177 KB...
09 03 2024 12:33:49
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::