ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 5
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ .................... 13
Глава 1. Обзор литературы ................................................................................... 14
1.1. Хранилища кристаллоструктурных данных .......................................... 14
1.2. Модели строения кристаллических соединений ................................... 17
1.2.1. Разнообразие моделей ........................................................................ 17
1.2.2. Модель жестких сфер ........................................................................ 18
1.2.3. Полиэдрическое представление атомов ........................................... 19
1.2.4. Методы расчета и хранения связанности атомов ........................... 24
1.3. Кристаллохимические дескрипторы ...................................................... 28
1.3.1. Химические дескрипторы ................................................................. 30
1.3.2. Геометрические дескрипторы ........................................................... 33
1.3.3. Топологические дескрипторы ........................................................... 36
1.3.4. Дескрипторы свободного пространства .......................................... 48
1.4. Хранилища структурных данных и их дескрипторов .......................... 52
1.4.1. Интеллектуальные и экспертные системы ...................................... 54
1.4.2. Топологические библиотеки ............................................................. 57
1.4.3. Библиотеки металл-органических координационных полимеров 62
1.5. Анализ структурных данных машинными методами ........................... 63
1.5.1. Поверхности потенциальной энергии .............................................. 64
1.5.2. Машинный прогноз степени окисления .......................................... 65
1.5.3. Дизайн координационных соединений ............................................ 67
1.5.4. Общая схема обработки и использования кристаллографических данных .............................................................................................................. 70
Глава 2. Программный пакет ToposPro ............................................................... 74
2.1. Общее описание ........................................................................................ 74
2.1.1. Система управления структурными базами данных ...................... 74
2.1.2. Прикладные программы ToposPro.................................................... 75
2.2. Методы и дескрипторы для распознавания формы координационных фигур ................................................................................................................... 80
2.2.1. Обозначение координационной фигуры .......................................... 80
2.2.2. Топология полиэдров Вороного ....................................................... 81
2.2.3. Максимизация объема пересечения координационных полиэдров 84
2.2.4. Сравнение угловых фингерпринтов ................................................. 86
2.3. Определение свободного пространства в структуре кристаллов ........ 90
2.3.1. Оценка доли свободного пространства ............................................ 90
2.3.2. Генерация подпространства пустот.................................................. 90
2.3.3. Определение геометрических характеристик пустот ..................... 94
2.3.4. Топология системы каналов и расположения пустот ..................... 97
2.4. Топологические библиотеки ................................................................... 97
2.4.1. Библиотеки топологических типов .................................................. 97
2.4.2. Библиотеки структурных единиц ..................................................... 99
2.5. Модули для обработки и анализа данных ............................................ 100
2.6. Общая схема анализа данных ................................................................ 101
Глава 3. Корреляции «состав-структура-свойство» в координационных полимерах ............................................................................................................. 105
3.1. Координационные фигуры атомов меди и цинка ............................... 105
3.1.1. Выборка ............................................................................................. 105
3.1.2. Определение формы координационной фигуры ........................... 106
3.1.3. Правила и закономерности .............................................................. 107
3.2. Прогноз размерности и топологии кристаллических структур машинными методами ..................................................................................... 115
3.2.1. Выборка ............................................................................................. 115
3.2.2. Выбор оптимального машинного метода анализа данных .......... 123
3.2.3. Применение полученных результатов ........................................... 127
3.3. Прогноз свободного пространства в структуре металлорганических каркасных соединениях ................................................................................... 135
3.3.1. Выборка ............................................................................................. 135
3.3.2. Топологическое устройство кристаллов ........................................ 138
3.4. Анализ и прогноз степени окисления металлов .................................. 148
3.4.1. Выборка ............................................................................................. 149
3.4.1. Методы машинного анализа ........................................................... 154
3.4.2. Результаты и обсуждение ................................................................ 156
3.5. Схема топологической сборки кристаллов .......................................... 163
3.5.1. Выборка ............................................................................................. 163
3.5.2. Топологическое устройство кристаллов ........................................ 165
3.5.3. Сборка каркасных структур ............................................................ 168
3.5.4. Сборка молекулярных структур ..................................................... 171
Глава 4. Геометрический и топологический анализ кристаллических структур с иной природой связывания атомов ................................................................. 173
4.1. Изменение размера атомов инертных газов при фазовых переходах173
4.2. Динамика изменения атомных дескрипторов и Периодический закон 182
4.3. Использование полиэдров Вороного для построения карты миграции подвижных катионов ....................................................................................... 189
4.4. Использование полиэдров Вороного для анализа кристаллических структур интерметаллидов .............................................................................. 191
4.5. Использование полиэдров Вороного для анализа строения кристаллов насыщенных углеводородов ........................................................................... 193
Заключение .......................................................................................................... 207
Библиографический список ............................................................................... 209
Приложение ......................................................................................................... 239
