Glass Physics and ChemistryGlass Physics and ChemistryФизика и химия стекла0132-66513034-6134The Russian Academy of Sciences69666210.7868/S3034613425040025ArticlesСтатьиResearch ArticleКластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K3, K5, и K6 для самосборки кристаллических структур Ba 11 Cd 6 Sb 12 -mS58 и Ba 11 Cd 8 Bi 14 -mS66Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K3, K5, и K6 для самосборки кристаллических структур Ba 11 Cd 6 Sb 12 -mS58 и Ba 11 Cd 8 Bi 14 -mS66IlyushinG. D.ИлюшинГ. Д.gdilyushin@gmail.comKurchatov Complex of Crystallography and PhotonicsКурчатовский комплекс кристаллографии и фотоники15102025514VOL 51, NO4 (2025)ТОМ 51, №4 (2025)38439920112025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://oncopathology.abvpress.ru/0132-6651/article/view/696662

С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур Ba11Cd6Sb12-mS58 (a = 34.082 Å, b = 4.891 Å, c = 13.172 Å, β = 109.63°, V = 2068.20 Å3, C1 2/m 1) и Ba11Cd8Bi14-mS66 (a = 28.193 Å, b = 4.893 Å, c = 16.823 Å, β = 90.84°, V = 2320.55 Å3. C1 2/m 1). Для Ba11Cd8Bi14-mS66 установлены 116 вариантов выделения кластерных структур с числом кластеров N = 3 (2 варианта), 4 (36 вариантов), 5 (78 вариантов). Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием кластеров K3(8j) = 0@3 (BaCdBi) в виде кольца из 3 атомов, кластеров K5(2a) = 0@5(BaCd2Bi2) в виде двух колец из 3 атомов с общим атомом Ba, кластеров K6(2c, 2/m) = 0@6(Ba4Bi2) в виде сдвоенных тетраэдров, кластеров K6(2c, 2/m) = 0@6(Ba2Cd2Bi2) в виде сдвоенных тетраэдров, атомов Bi, образующих цепь и атомы-спейсеры Bi. Для Ba11Cd6Sb12-mS58 установлены 107 вариантов выделения кластерных структур с числом кластеров N = 3 (13 вариантов), 4 (39 вариантов), 5 (39 вариантов), 6 (16 вариантов). Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием кластеров K5(2a, 2/m) = 0@5(BaCd2Sb2) в виде двух колец из трех атомов с общим атомом Ba, кластеров K6(4e, –1) = 0@(Ba4Sb2) в виде сдвоенных тетраэдров, кластеров K6(4f, –1) = 0@(Ba2Cd2Sb2) в виде сдвоенных тетраэдров, 6 атомных кластеров K6(2c, 2/m) = 0@4(Ba4Sb2) в виде сдвоенных тетраэдров, атомов Cd и Sb, образующих цепь, и атомы-спейсеры Sb(4). Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D-структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → каркас.

С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур Ba11Cd6Sb12-mS58 (a = 34.082 Å, b = 4.891 Å, c = 13.172 Å, β = 109.63°, V = 2068.20 Å3, C1 2/m 1) и Ba11Cd8Bi14-mS66 (a = 28.193 Å, b = 4.893 Å, c = 16.823 Å, β = 90.84°, V = 2320.55 Å3. C1 2/m 1). Для Ba11Cd8Bi14-mS66 установлены 116 вариантов выделения кластерных структур с числом кластеров N = 3 (2 варианта), 4 (36 вариантов), 5 (78 вариантов). Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием кластеров K3(8j) = 0@3 (BaCdBi) в виде кольца из 3 атомов, кластеров K5(2a) = 0@5(BaCd2Bi2) в виде двух колец из 3 атомов с общим атомом Ba, кластеров K6(2c, 2/m) = 0@6(Ba4Bi2) в виде сдвоенных тетраэдров, кластеров K6(2c, 2/m) = 0@6(Ba2Cd2Bi2) в виде сдвоенных тетраэдров, атомов Bi, образующих цепь и атомы-спейсеры Bi. Для Ba11Cd6Sb12-mS58 установлены 107 вариантов выделения кластерных структур с числом кластеров N = 3 (13 вариантов), 4 (39 вариантов), 5 (39 вариантов), 6 (16 вариантов). Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием кластеров K5(2a, 2/m) = 0@5(BaCd2Sb2) в виде двух колец из трех атомов с общим атомом Ba, кластеров K6(4e, –1) = 0@(Ba4Sb2) в виде сдвоенных тетраэдров, кластеров K6(4f, –1) = 0@(Ba2Cd2Sb2) в виде сдвоенных тетраэдров, 6 атомных кластеров K6(2c, 2/m) = 0@4(Ba4Sb2) в виде сдвоенных тетраэдров, атомов Cd и Sb, образующих цепь, и атомы-спейсеры Sb(4). Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D-структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → каркас.

кластерные прекурсоры K3K5и K6самосборка кристаллической структуры Ba11Cd6Sb12-mS58 и Ba11Cd8Bi14-mS66Моделирование самосборки кристаллических структур выполнено при поддержке Минобрнауки РФ в рамках выполнения работ по государственному заданию НИЦ “Курчатовский институт”, кластерный анализ выполнен при поддержке Российского научного фонда (№ 21-73-30019-П).Pearson’s Crystal Data-Crystal Structure Database for Inorganic Compounds (PCDIC) ASM International: Materials Park, OH.Blatov V.A., Shevchenko A.P., Proserpio D.M. Applied topological analysis of crystal structures with the program package ToposPro Cryst. // Growth Des. 2014. V. 14. P. 3576–3586. https://topospro.com/Xia S.-Q., Bobev S. Ba11Cd8Bi14: Bismuth Zigzag Chains in a Ternary Alkaline-Earth Transition-Metal Zintl Phase. // Inorg. Chem. 2006. V. 45. P. 7126–7132.Xia Sheng Qing, Bobev S. Are Ba11Cd6Sb12 and Sr11Cd6Sb12 Zintl phases or not? A density-functional theory study. // Journal of Computational Chemistry. 2008. V. 29. P. 2125–2133.Saparov B., Bobev S. Undecaeuropium hexazinc dodecaarsenide. Acta Cryst. 2010. E66. P. i24.Saparov B., Bobev S., Ozbay A., Nowak E. Synthesis, structure and physical properties of the new Zintl phases Eu11Zn6Sb12 and Eu11Cd6 Sb12. // Journal of Solid State Chemistry. 2008. V. 181. P. 2690–2696.Manyako M.B., Yanson T.I., Boda, O.I., Cerny R., Yvon K. Crystal structure of ytterbium nickel aluminium, Yb4Ni6Al23. // Zeitschrift für Kristallographie – Crystalline Materials. 1996. V. 211. P. 219.Gladyshevskii R.E., Parthe E. Structure of monoclinic Y4Ni6Al23. //Acta Cryst. 1992. C48. P. 232–236.Delsante S., Borzone G. The Gd-Ni-Al system: Phase formation and isothermal sections at 500 °C and 800 °C. // Intermetallics. 2014. V. 45 (1–2). P. 71–79.Delsante S., Parodi N., Novakovic R. Borzone G. Phase Relations of the Sm–Ni–Al Ternary System at 800 °C in the 30–100 at. % Al Region. //J. Phase Equilib. Diffus. 2024. V. 45. P. 639–652.Gout D., Benbow E., Gourdon O., Miller G.J. Crystallographic, electronic and magnetic studies of Ce4Ni6Al23: a new ternary intermetallic compound in the cerium–nickel–aluminum phase diagram. // Journal of Solid State Chemistry. 2003. V. 174 (2). P. 471–481.Shevchenko V. Ya., Ilyushin G.D. Cluster Self-Organization of Intermetallic Systems: Cluster-Precursors K13, K11, K4, and K3 for the Self-Assembly of Crystal Structures Ce56Ni24Si44-mS124 and Ba10La2Si12-aP48. // Glass Physics and Chemistry. 2024. V. 50. No 1. P. 1–9.Shevchenko V. Ya., Ilyushin GD. Cluster Self-Organization of Intermetallic Systems: Clusters-Precursors K3, K4, and K6 for the Self-Assembly of RbNa8Ga3As6-oP72, Sr2Ca4In3Ge6-oP56, and Sr8Li4In4Ge8-oP24 Crystal Structures. // Glass Physics and Chemistry. 2024. V. 50. No 2. P. 87–100.Shevchenko V. Ya., Ilyushin G.D. Cluster Self-Organization of Intermetallic Systems: K3, K4, and K6 Clusters-Precursors for the Self-Assembly of Li28Cu4Si8-oP40, La12Rh12Al16-oP40, and Ca8Pt12Sn20-oP40 // Glass Physics and Chemistry. 2025. V. 51. No 1. P. 1–14.Shevchenko V. Ya., Ilyushin G.D. Cluster Self-Organization of Intermetallic Systems: K3, K4, and K6 Clusters-Precursors for the Self-Assembly of Y8Rh12Sn20-oS40, Lu16Zn20Ge24-oS60, and Ba8Ir16In52-oS76 Crystal Structures. // Glass Physics and Chemistry. 2025. V. 51. No 1. P. 15–23.