2014 - Международный год кристаллографии

2014 год объявлен ООН и ЮНЕСКО Международным годом кристаллографии. Кристаллография и ее достижения, кристаллографическое мышление являются достоянием всей науки и инструментом познания мира. Одним из главных научных прорывов XX века было открытие дифракции рентгеновских лучей М. Лауэ в 1912 г., которое А. Эйнштейн назвал «самым красивым экспериментом XX века». Это открытие, позволяющее «видеть» атомы, послужило огромным импульсом к более глубокому пониманию всех аспектов химии, физики, биологии, минералогии, медицины и науки вообще, которые так или иначе имеют структурную подоплеку.

Сегодня кристаллография - самая широкая научная дисциплина. Нет равных по числу нобелевских премий, которые присуждены ученым, работающим в этой области, и практически нет такой человеческой деятельности, где бы достижения кристаллографии не нашли себе применения. Без знания структуры не были бы достигнуты успехи в микроэлектронике, синтезе новых сегнетоэлектриков, лазерных материалов, органических и высокотемпературных сверхпроводников, твердых электролитов, молекулярных магнетиков, супрамолекулярных и других соединений. Сейчас статью о получении нового соединения или открытии нового минерала без доказательства их строения не примут для публикации ни в одном серьезном научном журнале. Всё более глубокое проникновение в секреты внутреннего строения кристаллов различных классов соединений позволяет осуществлять направленный синтез веществ с желаемыми структурой и свойствами. Отдельным и имеющим большое практическое значение направлением кристаллографии стало выращивание и применение искусственно выращенных кристаллов и изучение процессов их роста и свойств. Кристаллография сумела проникнуть в тайны строения биологических объектов, таких как вирусы, белки и ДНК, что помогло развитию молекулярной биологии и медицины.

К настоящему времени расшифрованы сотни тысяч структур, разработаны новые методы структурной кристаллографии, введены новые источники (электроны, нейтроны, синхротронное излучение), появились точные и производительные автоматические дифрактометры, мощные компьютеры и кристаллографические программы, сроки структурных исследований сократились от нескольких иногда лет до немногих часов. Открыты и изучаются новые, интригующие объекты - несоразмерные фазы, пластические и жидкие кристаллы, твердые ионные проводники, квазикристаллы. Важное значение приобрели исследования распределения электронной плотности в кристаллах и исследование in situ фазовых переходов и структуры кристаллов в экстремальных условиях (при высоких или низких температурах, высоких давлениях).

Нельзя не отметить вклад в кристаллографию отечественных ученых. Одним из соавторов закона о постоянстве двугранных углов кристаллов является М.В. Ломоносов. Е.С. Федоров по праву принадлежит к числу основоположников теоретической кристаллографии и кристаллохимии. Г.В. Вульф первым в России начал рентгеноструктурные исследования кристаллов и независимо от Брэгга вывел основное уравнение дифракции рентгеновских лучей кристаллами. Академик А.В. Шубников организовал в 1933 г. первый в мире Институт кристаллографии и известен не только как выдающийся исследователь физических свойств кристаллов, но и как пионер промышленного производства кварца, сегнетовой соли и других технически важных кристаллов. Академик Н.В. Белов - основатель отечественной школы структурной кристаллографии и кристаллохимии, автор всемирно известных блестящих работ по структурам минералов, неорганической кристаллохимии и теории симметрии. Весомый вклад в развитие кристаллографии, структурных исследований и кристаллохимии различных классов соединений внесли также Г.С. Жданов, А.И. Китайгородский, М.А. Порай-Кошиц, Б.К. Вайнштейн, Ю.Т. Стручков, П.М. Зоркий и другие отечественные ученые. Структурной кристаллографией и кристаллохимией занимались такие выдающиеся ученые как В.И. Вернадский, П. Дебай, Л. Полинг, Дж. Бернал, А.Е. Ферсман, В. Гольдшмидт, Дж. Уотсон и Ф. Крик, М. Перутц, Д.К. Хочкин и другие, многие из них стали впоследствии лауреатами Нобелевской и других научных премий.

Общепризнано, что родоначальником структурной кристаллографии в нашей стране является Н.В. Белов, и наиболее значимые результаты в этой области связаны с трудами самого Н.В. Белова и его многочисленных учеников. О большом международном авторитете Н.В. Белова свидетельствует то, что в течение 15 лет он занимал выборные руководящие должности в Международном союзе кристаллографов (МСК): был членом Исполнительного комитета МСК, его вице-президентом, а в 1966 г. Генеральная ассамблея МСК избрала Н,В. Белова президентом Международного союза кристаллографов. В нашей стране научная и общественная деятельность Н.В. Белова была высоко оценена: он был Героем Соцтруда, награжден 4 орденами Ленина, а также орденами Октябрьской Революции и Трудового Красного Знамени, медалями. Академия наук СССР в 1965 г. Присвоила ему свою высшую награду - золотую медаль имени М.В. Ломоносова. Он был лауреатом Ленинской и Государственной премий.

Научная школа Н.В. Белова широко известна в России. Она в первую очередь объединяет представителей трех организаций, которые он возглавлял на протяжении ряда лет - это структурный отдел Института кристаллографии РАН и две кафедры: в МГУ и в Нижегородском Университете. Но неформальных кристаллографических ячеек, возникших под влиянием Николая Васильевича гораздо больше. Такие имеются и в Черноголовке.

Николай Васильевич Белов был человеком ярким, многогранным, оказавшим большое влияние на формирование отношения к жизни у всех, кому посчастливилось с ним сотрудничать и общаться.

Мне повезло, что к таким счастливчикам отношусь и я.

Н.В. Белов (1891 -1982 )


Все книги и пособия вы можете скачать абсолютно бесплатно и без регистрации.

NEW. Грот П. Физическая кристаллография и введение к изучению кристаллографических свойств важнейших соединений. В 3-х частях. 1897 год, 854 стр. DJVU. 16.4 Мб.
Раритетное издание.
Физические свойства кристаллов.
Геометрические свойства кристаллов.
Кристаллографические вычисления. Приборы. Методы кристаллографических и кристаллофизических исследований.

Скачать

NEW. Г.М. Кузмичева. Основные разделы кристаллографии. Учебное пособие. 2002 год, 95 стр. pdf. 2.1 Мб.
В учебном пособии рассмотрены основы геометрической кристаллографии: формы и строение кристаллов, учение о симметрии.
Учебное пособие предназначено для занятий студентов по курсу “Кристаллография”, “Кристаллохимия современных материалов”, выполнения бакалаврских и магистерских работ.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

Блистанов А.А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики. Уч. потобие. 2000 год. 432 стр. djvu. 5.3 Мб.
Рассмотрены особенности получения, структура, ее дефекты и свойства кристаллов, используемых в лазерной, нелинейной и акустооптике. Кратко изложена физика явлений, лежащих в основе применения кристаллов, что позволяет обосновать критерий их качества. Теория явлений изложена на уровне, доступном для студентов-материаловедов и в то же время позволяющем оценивать свойства и качество кристаллов. Вопросы получения тонких кристаллических слоев весьма актуальны в связи с развитием интегральной оптики.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

Блинов Ю.Ф., Серба П.В., Московченко Н.Н. Пособие по практическим занятиям по курсу "Кристаллография". 2005 год. 51 стр. pdf. 1.2 Мб.
В пособии приведены краткий теоретический конспект и практические задания к следующим вопросам курса "Кристаллография" или "Физика твердого тела": геометрия кристаллической решётки, кристаллографические индексы, кристаллографические проекции, преобразования симметрии, матричное описание операций симметрии, предельные группы, пространственные группы симметрии, дифракция рентгеновских лучей в кристаллах. К задачам приведены ответы. Разместил за теор. введения к разделам.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

Огюст Браве. Кристаллографические этюды 1974 год. 419 стр. djvu. 5.8 Мб.
Огюст Браве является общепризнанным классиком в области теоретической кристаллографии. Ему мы обязаны созданием теории решетчатого строения кристаллов. Выведенные им 14 решеток представляют и сейчас математическую основу современной науки о кристаллах.
Перевод "Кристаллографических этюдов" дает полный текст всех кристаллографических работ О. Браве.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

Багдасаров X. С. Высокотемпературная кристаллизация из расплава. 2004 год. 160 стр. djvu. 4.9 Мб.
В книге в ясной и сжатой форме обобщается теоретический и экспериментальный материал в области высокотемпературной кристаллизации из расплава. Рассматриваются физико-химические процессы, сопровождающие плавление и кристаллизацию вещества, а также методы и технологии выращивания тугоплавких кристаллов.
Книга адресована специалистам в области кристаллографии и смежных областях.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

Бирман Дж. Пространственная симметрия и оптические свойства твердых тел. В 2-х томах.
Монография известного американского физика-теоретика Дж. Бирмана посвящена применению теории пространственных групп к анализу оптических свойств кристаллической решетки. Монография содержит последовательное изложение теории пространственных трупп и ее применения для исследования динамических и оптических свойств кристаллической решетки. Большое количество разобранных конкретных примеров делает книгу хорошим руководством по изучению практических приемов использования пространственной симметрии.
Том 1. 388 стр. 4.5 Мб. Первый том содержит изложение теории пространственных групп, методов их приведения, а также вопросов динамики кристаллической решетки.
Том. 350 стр. 4.5 Мб. Второй том посвящен теории колебаний кристаллической решетки и ее оптическим свойствам - инфракрасному поглощению и комбинационному рассеянию. С позиций теории симметрии рассматривается вопрос о критических точках функции распределения частот, определяющих особенности оптических спектров. Описывается применение всех результатов к кристаллам со структурой каменной соли и алмаза, представляющим собой важные примеры симморфной и несимморфиой пространственных групп. В конце книги дан краткий анализ роли эффектов, обусловленных нарушением симметрии дефектами или внешними полями.
Книга представляет интерес для широкого круга научных работников, преподавателей, аспирантов и студентов старших курсов, специализирующихся в области физики твердого тела.

Скачать T. 1.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать T. 2.

Вайнштейн, Чернов, Шувалов. Современная кристаллография. в 4-х томах. 1979-1981 годы. djvu.
Том 1. Симметрия кристаллов. Методы структурной кристаллографии. 395 стр. 7.5 Мб.
Том 2. Структура кристаллов. 367 стр. 8.2 Мб.
Том 3. Образование кристаллов. 411 стр. 8.4 Мб.
Том 4. Физические свойства кристаллов. 507 стр. 9.3 Mб.
В первом томе дана общая характеристика кристаллического вещества, рассмотрена теоретическая основа кристаллографии - учение о симметрии, изложены методы исследования структуры кристаллов. Второй том посвящен строению кристаллов - их атомной, электронной и реальной микроскопической структуре. В третьем томе систематически изложены современные представления о механизме зарождения и роста кристаллов. Отражены как теоретические, так и экспериментальные аспекты проблемы.В четвертом томе изложены физические свойства кристаллов, причем рассмотрение их ведется с точки зрения кристаллофизики, что отличает это рассмотрение от традиционного подхода к физическим свойствам кристаллов на основе физики твердого тела. Основное внимание обращено на анизотропию свойств кристаллов, их связь с точечной и пространственной симметрией, с атомной и реальной структурой кристаллов. Описание физических свойств кристаллов ведется с помощью тензорного аппарата кристаллофизики.

. . . . . . . . . .Скачать 1 . . . . . . . . . .Скачать 2 . . . . . . . . . .Скачать 3 . . . . . . . . . .Скачать 4

Васильев Д.М. Физическая кристаллография. 2-е изд. 1981 год. 256 стр. djvu. 2.5 Мб.
Приведены некоторые данные из курса математики, включая абстрактную теорию групп, знание которых необходимо для изучения современной кристаллографии, а также указаны приемы работы с кристаллографическими проекциями. Точечная и трансляционная симметрия кристаллической среды излагается с теоретико-групповых позиций. Изложена теория представлений кристаллографических групп. Тензорное описание физических свойств кристаллов дается в бескоординатной и координатной форме. Рассмотрены происхождение сил связи в молекулах и кристаллах, а также основные принципы строения идеальных и реальных кристаллов с дефектами.
Учебное пособие предназначено для студентов вузов металлургических специальностей. Может быть использовано для самостоятельного изучения основ кристаллографии аспирантами и инженерами-физиками, работающими в области физики твердого тела и физического материаловедения.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

Пауль Грот. Физическая кристаллография и введение к изучению кристаллографических свойств важнейших соединений. 1897 год. 311+248+276 стр. 3 файла djvu в одном архиве 16.4 Мб.
Фундаментальный труд одного из крупнейших учёных-кристаллографов конца XIX - начала XX века.
Под редакцией и с дополнениями Ф. Левинсона-Лессинга

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

Егоров -Тисменко Ю.К. Кристаллография и кристаллохимия Учебник. 2005 год. 589 стр. PDF. 32.2 Мб.
Книга М. Борна и Хуана Куня, посвященная теории кристаллических решеток, лежащей в основе современной физики твердого тела, содержит систематическое изложение методов математического описания кристаллических решеток и многочисленных применений теории к объяснению физических свойств кристаллов (упругие, тепловые, оптические, электрические и др.). По глубине и полноте изложения книга является лучшей из имеющихся в настоящее время монографий по указанным вопросам. Книга рассчитана на широкий круг физиков, химиков и инженеров, работающих в различных областях физики твердого тела (кристаллофизика, физика полупроводников, свойства диэлектриков и.металлов и т. д.). Для М. Борна нет срока давности.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Карпов С.В. Физика фононов. 2006 год. 139 стр. doc в архиве 4.1 Мб.
1. АТОМНЫЕ СИЛЫ В КРИСТАЛЛАХ И УПРУГИЕ СВОЙСТВА. 2. УПРУГИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ. 3. КОЛЕБАНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ЦЕПОЧЕК. 4. КОЛЕБАНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ. 5. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СОСТОЯНИЯ КРИСТАЛЛОВ. 6. АНГАРМОНИЗМ КОЛЕБАНИЙ.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .скачать

Келли, Гровс. Кристаллография и дефекты в кристаллах. 1979 год. 496 стр. djv. 7.1 Мб.
Книга написана очень просто. Для ее понимания достаточно знания основ математики. Чрезвычайно полезна для студентов, аспирантов, преподавателей, работников исследовательских лабораторий и институтов, а также инженеров практиков.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

Ф. Китайгородский. Кристаллы. 1950 год. fb2. 703 Kб.
Книгу, которая написана на школьном уровне, стоит предварительно прочитать при изучении физики твердого тела (темы строение кристаллов). Например, симметрия кристаллов объяснена так, что ее не понять невозможно.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Дж. Най. Физические свойства кристаллов. 1967 год. 386 стр. djvu. . 3.3 Мб.
Книга, написанная известным английским кристаллографом Дж. Наем, посвящена вопросам связи физических свойств кристаллов с их симметрией. Изложены основы геометрической кристаллографии, теория электрических, магнитных, тепловых, упругих и оптических свойств кристаллов; имеются полезные задачи и упражнения. Эта книга является единственным в мировой литературе учебным пособием по современной тензорной кристаллофизике, широко используемым при изучении физики твердого тела, кристаллофизики и отдельных их разделов в ряде университетов и физико-технических вузов. Кроме того, она стала необходимым справочным руководством для специалистов по кристаллофизике и физике твердого тела. В настоящем втором издании учтены изменения, внесенные автором при переизданиях книги в Англии.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Пинскер 3.Г. Рентгеновская кристаллооптика. 1982 год, 390 стр. djvu. 4.7 Мб.
Книга посвящена изложению динамического рассеяния рентгеновских лучей в идеальных кристаллах и кристаллах с постоянным градиентом деформации. Она является 2-м, переработанным и дополненным изданием книги «Динамическое рассеяние рентгеновских лучей в идеальных кристаллах» (М.: Наука, 1974). С возможной полнотой изложена теория рассеяния в прозрачных и поглощающих кристаллах, включая муар и другие интерференционные эффекты, в приближении падения как плоской монохроматической волны, так и волнового пакета. При атом используется также современная обобщенная форма теории. Многоволновое рассеяние рассмотрено с общих принципов, позволяющих вычислить основные параметры при любом числе отраженных волн.
Книга содержит также изложение и классических и современных экспериментальных методов и результатов, опубликованных до 1978-1980 гг.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

Г.М. Попов. И.И. Шафрановский. Кристаллография. 1972 год. 352 стр. djvu. 5.0 Мб.
Учебник содержит краткое изложение основ науки о кристаллах: общие понятия о свойствах и строении твердого кристаллического вещества, основы геометрии, физики и химии кристаллов. Описан ряд кристаллографических методов. При подготовке учебника к переизданию в него были внесены исправления и существенные дополнения с учетом последних достижений науки.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Проблемы современной уристаллографии. Сборнмк статей. 1975 год. 406 стр. djvu. 5.9 Мб.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Дж. Рейсленд. Физика фононов. 1975 год. 368 стр. djvu. . 4.2 Мб.
Автор книги Дж. Рейсленд - сотрудник физического факультета университета в Эссексе (Англия) - известен своими работами в области динамики решетки. Автору удалось в доступной форме изложить принципиальные основы, методы и применения динамики решетки к широкому кругу вопросов физики кристаллов. Данная книга выгодно отличается от других, посвященных фононам, «физичностыо» изложения даже в главах, наиболее насыщенных математическим формализмом.
Книга доступна не только теоретикам, но и экспериментаторам. Она будет полезна учащимся (студентам и аспирантам) и специалистам, уже работающим в различных областях физики твердого тела и ее приложений.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Сонин А.С. Курс макроскопической кристаллофизики: Учеб. пособ. 2006 год. 256 стр. djvu. 3.1 Мб.
Излагаются современные основы макроскопической кристаллофизики. Книга написана в соответствии с концепцией об определяющей роли симметрии в изучении физических свойств кристаллов, разработанной академиком А.В. Шубниковым. Первая часть книги посвящена симметрии как специфическому методу кристаллофизики. Рассмотрена симметрия пространственных геометрических и материальных фигур, морфологическая симметрия кристаллов и текстур, симметрия математических величин. Заканчивается эта часть рассмотрением симметрии физических явлений и основных законов кристаллофизики. Во второй части с помощью метода симметрии рассмотрены электрические, оптические, магнитные, механические и пьезоэлектрические свойства кристаллов. Отдельно рассмотрена термодинамика кристаллов, позволяющая устанавливать связь между различными физическими эффектами в кристаллах. Заключение посвящено практической важности кристаллофизики. Для студентов физических специальностей университетов и инженеров, работающих с кристаллами.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

Татарский В.Б. Кристаллооптика и иммерсионный метод исследования минералов.1965, 306 стр. djvu. 4.1 Мб.
Книга Виталия Борисовича Татарского "Кристаллооптика и иммерсионный метод исследования минералов" относится к жемчужинам учебной литературы. Она написана удивительно четко и логично, простым и емким языком, каким владели классики геологии XX века.
Книга состоит из двух частей. Первая часть посвящена изложению основ кристаллооптики и методам определения диагностических свойств минералов в прозрачных шлифах. Кроме стандартных методов определения углов погасания, углов спайности, знака удлинения, максимальной интерференционной окраски, определения осности, угла между оптическими осями (угол 2V), плеохроизма и дисперсии в книге приведено множество нестандартных методов и приемов. Краткость изложения этого раздела не в ущерб полноте и ясности понимания. Во второй части книги изложены основы иммерсионного метода. Сегодня, он все реже применяется в минералогической практике, будучи практически вытесненным методами локального анализа. Однако, для целого ряда задач минералогии иммерсионный метод остается незаменимым.
После прочтения книги В.Б.Татарского возникает понимание, целостная картина.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

Я.С. Уманский и др. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. 1982 год. 632 стр. djv. 6.7 Мб.
Приведены необходимые для применения дифракционных методов сведения по кристаллографии. Рассмотрены теоретические основы и практическое использование дифракции рентгеновских лучей, электронов и нейтронов для изучения структуры кристаллов и металлических материалов. Изложены принципы и применение просвечивающей, дифракционной и растровой электронной микроскопии. Описаны методы локального элементного анализа, основанные на различных видах взаимодействия быстрых электронов с веществом.
Учебник предназначен для студентов металлургических и политехнических вузов, специализирующихся в области металлофизики, металловедения и физико-химических исследований материалов. Может быть полезен инженерам-исследователям, работающим в области физического металловедения и физико-химических ислледований, технологии производства и обработки металлических материалов.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

В.С. Урусов. Теоретическая кристаллхимия. 1987 год. 275 стр. PDF. 14.2 Мб.
В учебнике, подготовленном в соответствии с программой, утвержденной Министерством высшего и среднего специального образования СССР, на временном уровне систематически изложены основы теоретической кристаллохимии. Впервые дается исторический очерк развития химической кристаллографии и кристаллохимии После описания важнейших для кристаллохимии свойств атомов и их связей в кристаллической структуре излагаются приемы описания атомного строения кристалла. Отдельные главы посвящены основным категориям кристаллохимии: морфотропии и структурной гомологии, полиморфизму и политипизму, изоморфизму.
Книга по существу о физике, а не о химии.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

Е.С.Федоров. Начала учения о фигурах. 1953 год. 420 стр. djvu. 5.0 Мб.
Публикуемый в настоящем издании первый крупный труд тениального русского ученого Евграфа Степановича Федорова „Начала учения о фигурах" занимает исключительное положение в его научном наследии. В этом труде заложены основания большинства его главнейших достижений по геометрической кристаллографии и теории структуры кристаллов. Первые два отдела книги содержат изложение учения об открытых и сомкнутых фигурах, которое послужило основанием для последующего развития учения о формах кристаллов; третий отдел, посвященный изложению учения о симметрии фигур, явился основой развития Е. С. Федоровым учения о симметрии кристаллического строения, и, наконец, четвертый отдел, в котором излагается федоровское учение о выполнении плоскости и пространства, положен Е. С. Федоровым как фундамент при разработке им теории структуры кристаллов. Появление в конце прошлого века „Начал" Е. С. Федорова по праву признается крупнейшими авторитетами русской и мировой науки как переломный момент в развитии кристаллографии, когда она из описательной науки („служанки минералогии") превратилась в строгую и самостоятельную науку ю кристаллическом веществе, его строении, свойствах и условиях образования. Все последующее бурное развитие кристаллографии в XX в., связанное с открытием точных методов определения структуры кристаллов путем изучения диффракции рентгеновых лучей, явилось триумфом созданной Е. С. Федоровым теории структуры кристаллов.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

Е.С.Федоров. Симметрия и структура кристаллов. 1949 год. 646 стр. djvu. 12.6 Мб.
Несмотря на то, что вопросы симметрии как чисто геометрические входят в область математики вообще и аналитической геометрии в частности, чистые математики почти не коснулись этой области, и громадный успех ее почти целиком есть результат труда минералогов и физиков. Но и последние до сего времени не пытались пользоваться для решения вопросов симметрии аналитическим методом, а мне, решившемуся на это, пришлось натолкнуться на ошибку в самых основах современной аналитической геометрии, состоящую в том, что геометрическое построение, определяющее величину одной из независимых косоугольных координат, производится в зависимости от положения двух других осей этой системы координат. Для решения задач, которыми до сих пор занимается общая теория аналитической геометрии, ошибка эта имеет не столько практический, сколько философский характер; она состоит в сущности лишь в усложнении понятия о независимой координате, так как независимая переменная заменяется функцией от нее же самой и двух других независимых переменных. Ниже в моем изложении выведен и вид этой функции. Таким образом существовавшая до сих пор в изложении начал аналитической геометрии ошибка (ошибка только по отношению к самым началам; для специальных целей зависимое построение координат может быть даже полезным, как это указано ниже) не могла быть причиною каких-либо ошибочных выводов, но является задержкою при решении вопросов, не предвиденных чистыми математиками.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

Е.С.Федоров. Правильное деление плоскости и пространства. 1979 год. 272 стр. djvu. 5.1 Мб.
Монография академика Е.С.Федорова (1853-1919) «Правильное деление плоскости и пространства» была издана в 1899 г. на немецком языке и в русском переводе появляется впервые. Она в наиболее полном виде содержит изложение классических исследований гениального русского кристаллографа и геометра в области разбиения плоскости и пространства, которые разрабатывались им в качестве основы теории структуры кристаллов.
Появление в самом конце прошлого века этой монографии Е.С.Федорова признается крупнейшими авторитетами русской и мировой науки как важнейший этап в развитии геометрической теории пространства, в создании учения о параллелоэдрах, как основы строения кристаллов.
Книга сопровождается примечаниями, а также статьями И.И.Шафрановского и В.А.Франк-Каменецкого «Учение о параллелоэдрах и теория правильных систем фигур в творчестве Е.С.Федорова», Б.Н.Делоне, Р.В.Галиулина и М.И.Штогрина «Современная теория правильных разбиений евклидова пространства», освещающих роль и место учения Е.С.Федорова о разбиении пространства в современной кристаллографии и математике. Завершается она статьей И.И.Шафрановского и В.А.Франк-Каменецкого «Е.С.Федоров и его научное наследие», а также полной библиографией трудов о Е.С.Федорове.
Вместе с двумя вышедшими ранее в этой же серии классическими трудами Е.С.Федорова («Начала учения о фигурах», 1953 г., и «Симметрия и структура кристаллов», 1949 г.) эта книга составит трехтомник избранных трудов Е.С.Федорова по геометрии пространства, симметрии и структуре кристаллов.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать

Шаскольская М.П. Кристаллография. Учебное пособие. 2-ое изд. доп. перераб. 1984 год. 376 стр. djv. 7.1 Мб.
В книге излагаются вопросы классической кристаллограйфии, кристаллохимии, кристаллофизтки. Подробно рассматриваются вопросы применения кристаллов в технике.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

А.В. Шубников. Образование кристаллов. 1947 год. 49 стр. djvu. 6.8 Мб.
В книге нет сложных формул. Но все основные понятия хорошо и очень понятно объяснены физически с помощью каотинок и графиков.

Кристаллография Кристаллография – одна из фундаментальных наук Земле, занимается изучением процесса образования, внешней форме, внутренним строением и физическими свойствами кристаллов. В последнее время это наука вышла далеко за свои пределы и занимается изучением закономерностей развития Земли, ее формы и процессах, происходящих в глубинах геосфер.

Кристаллы блещут симметрией. Е. С. Федоров Классическое определение кристалла (от греч. «кристаллос» лед), однородное твердое тело, способное в определенных условиях самооограняться. Разберем это определение подробнее…

Пространственная решетка Пространственная решетка – геометрический образ, отражающий трехмерную периодичность в распределения атомов в структуре кристалла

Термин симметрия Кристаллография, как любая вполне самостоятельная наука имеет свой метод – МЕТОД СИММЕТРИИ. Симметрией от греч. «симметриа» соразмерность), как предполагают, ввел в обиход Пифагор, обозначив им ПРОСТРАНСТВЕННУЮ ЗАКОНОМЕРНОСТЬ В РАСПОЛОЖЕНИИ ОДИНАКОВЫХ ФИГУР ИЛИ ИХ ЧАСТЕЙ. Симметрия – закономерность, повторяемость фигур или их частей, в пространстве!! В переносном смысле симметрия синоним гармонии, красоты и совершенства!

Симметрия и человечество К понятию симметрии с трепетом относились с древнейших времен. ВЧ Китае – круг самая совершенная фигура, жилище богов – тоже круг. В христианстве связь с понятием Триединства (Бог Отец, Бог Сын, Бог Святой Дух). В Дроевнем Египте – «Всевидящее Око»

Симметрия в геологии Литология – рябь на песке Палеонтология – благодаря ориентации одной плоскости симметрии от другой можно отличить брахиопод от двустворчатых моллюсков. . Плоскости симметрии в подводных хребтах (на дне Мирового океана). Объяснение понятие спрединга

Симметрия в живом веществе Самое главное! Большинство биологических объектов – зеркальная симметрия. Иногда наблюдается ось симметрии пятого порядка L 5, нет в кристаллах!!! По предположению Н. В. Белова чтобы они не могли «окаменеть» т. к. в кристаллическом веществе оси пятого порядка отсутсвуют.

Понятия, остро необходимые при описании моделей кристаллов в учебной символике Браве Элементы симметрии - геометрические образы (плоскости, прямые, линии или точки) с помощью которых задаются или осуществляются симметричные преобразования (операции симметрии) Плоскость симметрии Ось симметрии Центр симметрии

Ось симметрии Поворотные оси симметрии – прямые, при повороте которых на определенных угол фигура (или кристалл) совмещается сама с собой. Наименьший угол поворота, вокруг такой оси называется элементарным углом поворота. Величина этого угла определяет порядок оси симметрии (360 делить на значение этого угла). Обозначается в учебной символике как Ln, где n порядок оси симметриии: L 2 L 3 L 4 L 6

Важно Обращаю Ваше внимание, что в кристаллографических многогранниках порядок осей ограничен числами 1, 2, 3, 4, 6. Т. е. в кристаллах невозможны оси симметрии 5 ого и выше 6 ого порядков. Кто сможет придумать убедительное доказательсво этого факта – получит швейцарскую шоколадку прямо на занятии!

К доказательству этого факта 1. «Пространственно -решетчатое» доказательсво 2. По Николаю Васильевичу Белову

Зеркальная плоскость симметрии Зеркальная плоскость симметрии задает операцию отражения при которой правая часть фигуры (фигура), отражаясь в плоскости как в «двустороннем зеркале» совмещается с левой ее частью (фигурой). Обозначается она буквой P.

Центр симметрии (точка симметрии) Это как бы «зеркальная точка» в которой правая фигура не только переходит в левую, но и как бы переворачивается. Точка инверсии в этом случае играет словно роль линзы фотоаппарата, и связанные ею фигуры соотносятся как предмет и его изображение на пленке фотопленке. Обозначается буквой C

Кристаллографические системы (сингонии) Классы симметрии с единым координатным репером объединяются в семейство, называемое сингонией или системой (от греч. Син. «сходно» и «гония» - угол. Все тридцать два класса симметрии кристаллов делятся на три категории в каждую из которых входит одна или несколько сингоний. Это триклинная, моноклиная, ромбическая, гексагональная, (частный случай тригональная), тетрагональная и кубическая сингония. Разберем их подробнее по категориям.

Гексагональная сингония. Средняя категория a=b≠c, α=β=90˚, γ=120 ˚ «гекса» - шесть Присутствие L 6 основной признак

А теперь давайте потренируемся описывать кристаллы в символике Браве НУЖНО НАЙТИ И ЗАПИСАТЬ ЕГО ПОЛНУЮ ФОРМУЛУ В УЧЕБНОЙ СИМВОЛИКЕ БРАВЕ И НАЗВАТЬ СИНГОНИЮ К КОТОРОЙ ОН ОТНОСИТСЯ Смотрим на высший ПОРЯДОК оси в формуле. Кроме кубической сингонии 4 L 3 – признак КУБИЧЕСКОЙ СИНГОНИИ L 6 – признак ГЕКСАГОНАЛЬНОЙ ПОДСИНГОНИИ L 4 – ПРИЗНГАК ТЕТРАГОНАЛЬНОЙ СИНГ. L 3 – ПРИЗНАК ТРИГОНАЛЬНОЙ СИНГОНИИ L 2, 3 L 2 – ПРИЗНАК РОМБИЧЕСКОЙ СИНГОНИИ L 2 – ПРИЗНАК МОНОКЛИННОЙ СИНГОНИИ Либо L БЕСК. ПОРЯДКА, либо всего лишь C – ПРИЗНАК ТРИКЛИННОЙ СИНГОНИИ

На следующем занятии Еще раз потренируемся описывать модели кристаллов. Научимся определять основные простые формы по шпаргалке и поговорим о вопросах, которые могу возникнуть перед Вами прохождении кабинета кристаллографии на олимпиаде плюс поговорим о зависимости формы кристаллов (на примере кварца и кальцита) от условий их образования Подумать к следующему занятию. Какую форму будет иметь кристалл, выращенный в космосе!!!

Кристаллография это наука о кристаллах: об их форме, происхождении, структуре, химическом составе и физических особенностях. Она является одной из научных дисциплин геологического цикла, наиболее тесно связанная с минералогией , находящаяся на стыке их и химии, математики, физики, биологии и т. д. Имеет и теоретическое, и прикладное значение.

История

Развитие кристаллографии подразделяют на три этапа: эмпирический (собирательный), теоретический (объяснительный), современный (прогностический).

Первые кристаллографические наблюдения относятся к античным временам. В древней Греции были предприняты первые попытки описания кристаллов с акцентом на их форму. Этому способствовало создание геометрии, пяти платоновых тел и множества многогранников.

В дальнейшем кристаллография развивалась в рамках минералогии в составе единого геологического научного направления. При этом она являлась исключительно прикладной дисциплиной, так как, по утверждению Р.Ж. Гаюи 1974 г., была наукой о законах огранения кристаллов.

И. Кеплера, создавшего в 1611 г. трактат «О шестиугольных снежинках», считают предшественником структурной кристаллографии.

В 1669 г. Я. Стеноп вывел принцип роста кристаллов, в соответствии с которым данный процесс происходит не изнутри, а путем наложения на поверхность приносимых жидкостью извне частиц. Также он отметил отклонение реальных кристаллов от идеальных многогранников.

В том же году Н. Стенсеном был сформулирован «закон постоянства углов кристаллов». В дальнейшем его же выводили многие независимые исследователи.

Термин «кристаллография» для обозначения науки о кристаллах впервые предложил в 1723 г. М. Капеллер. Таким образом, накопление знаний происходило до XIX в.

В качестве самостоятельной дисциплины кристаллография была описана в 1772 г. Ж. Б. Луи Роме-де-Лилем. К тому же, благодаря его трудам, в 1783 г. был окончательно утвержден закон постоянства углов. Так, он отметил, что возможно изменение граней кристаллов по форме и размерам, однако углы их взаимного наклона постоянны для каждого вида.

В начале существования кристаллографии в качестве отдельной научной напдисциплины наиболее интенсивно развивалось ее геометрическое направление.

Для измерения углов кристаллов М. Караижо создал специализированный прибор — прикладной гониометр, на основе чего зародился первый кристаллографический метод — гониометрия.

К.С. Вейссом был выведен закон зон (зависимость между положением ребер и граней), а Рэнэ-Жюст Гаюи сформулировал закон рациональности разрезов по осям, а также открыл плоскости спайности. В то же время последнее открытие было совершено Т. Бергманом.

В 1830 г. И. Гессель и в 1869 г. А. Гадолин определили наличие 32 видов симметрии и подразделили их на 6 сингоний.

В 1855 г. О. Браве вывел 14 типов пространственных решеток, а также ввел два элемента симметрии (центр и плоскость симметрии) и сформулировал определение симметричной фигуры.

П. Кюри определил семь предельных групп симметрии и зеркальные оси симметрии. На основе этого был сделан вывод о том, что симметрия определяет внешнюю форму кристалла, и всего существует девять ее элементов.

В 1855 г. Е.С. Федоров также вывел 32 класса симметрии и занялся нахождением определяющих расположение атомов, ионов, молекул в кристаллах геометрических законов.

В XX в. началось интенсивное развитие физического (кристаллофизики) и химического (кристаллохимии) направлений, благодаря открытию дифракции рентгеновских лучей в кристаллах У.Л. Брэггом и Г.В. Вульфом, созданию метода рентгеноструктурного анализа и первым расшифровкам кристаллических структур в 1913 г. У.Г. и У.Л. Брэггами.

Таким образом, на втором этапе развития кристаллографии происходило исследование форм кристаллов и выяснение законов их строения.

Современная наука

В настоящее время кристаллография наиболее интенсивно развивается в экспериментальном и прикладном направлениях.

Данная дисциплина включает следующие разделы:

  • кристаллофизику - исследует физические особенности кристаллов: оптические, тепловые, механические, электрические,
  • геометрическую - рассматривает их формы, метрические параметры кристаллической решетки, углы и периоды повторяемости элементарной ячейки, устанавливает законы огранения и разрабатывает методы описания,
  • кристаллогенез - изучает формирование и рост кристаллов,
  • кристаллохимию - исследует связь физических особенностей с химическим составом, закономерности расположения атомов в кристаллах, химические связи между ними, атомную структуру,
  • структурную - изучает атомно-молекулярное строение кристаллов,
  • обощенную - использование структурных и симметрийных закономерностей кристаллографии в рассмотрении свойств и строения конденсированного вещества: жидкостей, аморфных тел, полимеров, надмолекулярных структур, биологических макромолекул.

В кристаллографии существует система понятий для дифференциации многогранников и кристаллических решеток. Она включает в иерархическом порядке категории симметрии, сингонии, кристаллографические (кристаллические) системы, решетки Браво, классы (виды) симметрии, пространственные группы.

Основным среди них считают сингонии . Это кристаллографические категории, в которые объединяют кристаллы на основе наличия определенного набора элементов симметрии. Нужно отметить, что существует путаница между терминами «сингония», «система решетки» и «кристаллическая система», в связи с чем часто их применяют как синонимы. Всего существует семь сингоний: триклинная, моноклинная, ромбическая, тригональная, тетрагональная, гексагональная, кубическая. Первые три относятся к низшей категории, вторые три к средней и последняя к высшей. Категории выделяют на основе равенства трансляций либо количества осей высшего порядка.

Теоретическую основу кристаллографии составляет учение о симметрии кристаллов . Изучение процессов их образования, таких как зарождение, молекулярная кинетика движения фазовой границы, массо- и теплоперенос при кристаллизации, формы роста, дефектообразование, осуществляется с позиций физико-химической кинетики, статистической и макроскопической термодинамики.

К прикладным вопросам относят изучение структуры реальных кристаллов, их дефектов, условий формирования, влияния на их свойства, синтеза.

Кристаллографию считают промежуточной дисциплиной. Наиболее тесно она связана с минералогией, так как зародилась в качестве ее раздела. Помимо этого, она связана с петрологией и прочими геологическими дисциплинами . Кристаллография расположена на пересечении геологических наук, органической химии, математики, физики, радиотехники, химии полимеров, акустики, электроники и связана с молекулярной биологией, металловедением, прикладным искусством, материаловедением и т. д. Связь со многими из данных наук обусловлена общностью подхода к атомному строению вещества и близостью дифракционных методик.

Предмет, задачи, методы

Предметом данной науки являются кристаллы. Ее задачи состоят в исследовании их происхождения, структуры, химических и физических особенностей, происходящих в них процессов, взаимодействия с окружающей средой, изменений в результате различных воздействий.

Кроме того, сфера исследования кристаллографии включает анизотропные среды или вещества с близкой к кристаллической атомной упорядоченностью: жидкие кристаллы, кристаллические текстуры и т. д., а также агрегаты из микрокристаллов (поликристаллы, керамики, текстуры). К тому же она занимается внедрением теоретических достижений в практическую сферу.

Одним из специфических методов кристаллографии является гониометрия. Он состоит в применении для описания, объяснения и предсказания особенностей кристаллов и происходящих в них процессов углов между гранями. Также это позволяет идентифицировать кристаллы путем определения симметрии. Особо высоким значением гониометрия обладала до открытия дифракции рентгеновских лучей, так как являлась основным методом кристаллографии.

Помимо этого, к кристаллографическим методам относятся черчение и расчет кристаллов, их выращивание и измерение, оптическое исследование, рентгеноструктурный, кристаллохимический, электронографический анализы, нейтронографию, электронографию, оптическую спектроскопию, электронную микроскопию, электронный парамагнитный резонанс, ядерный магнитный резонанс и др.

Образование и работа

Кристаллографии обучают в рамках минералогии на геологических специальностях. Кроме того, существует отдельная специальность, которая ввиду узкоспецилизированности встречается крайне редко.

Кристаллографы работают в научно-исследовательской сфере в НИИ и лабораториях.

Заключение

Кристаллография изначально являлась исключительно прикладной дисциплиной, достижения которой использовались в ювелирном деле. Самостоятельной наукой она стала в XIX в. В настоящее время сфера исследования кристаллографии включает происхождение, свойства, состав, связь с окружающей средой кристаллов и кристаллоподобных веществ и происходящих в них процессов. Ввиду узкоспециализированности данная специальность встречается крайне редко, а профессия востребована в научно-исследовательской сфере.