5x5x53500 -221.37 6.62 39 35 2 0 1.51 -233.34 "

•Велико влияние различия в структуре (пространственная группа, периоды ячейки и

координаты ионов) одного и того же вещества. Из табл. 10 и 11 видно, что по энергетическим характеристикам форстерит с пр. гр. P bnm и периодами а = 4.7549 A, b = 10.1985 A, с = 5.9792 A [14]. сильно отличается от форстерита с пр. гр Pnma, а = 10.5966 A, b = 6.2567 A, с = 4.9023 A [15] При этом второй имеет более высокую энергию взаимодействия ионов (т.е. менее выгоден при прочих одинаковых условиях).

•Кластеры фаялита и форстерита после удаления ионов с положительной энергией взаимодействия с остальными ионами кластера заряжены отрицательно.

Кроме оливинов постоянного состава рассматривались оливины, имеющие переменный катионный состав: [FexMgy]2SiO4 (x = 0.292, 0.505, 0.76; y = 0.708, 0.495, 0.24). Периоды элементарной ячейки и координаты ионов из [8]. Номера карточек: 3284 (а = 10.5991 A, b = 6.1982 A, с = 4.8734 A), 3285 (а = 10.5818 A, b = 6.1641 A, с = 4.8578 A), 3286 (а = 10.5360 A, b = 6.1234 A, с = 4.8378 A) [15]. Основные различия структурных характеристик оливинов переменного по катионам Mg и Fe состава заключаются в небольших изменениях параметров элементарной ячейки при неизменных относительных координатах атомов. В ходе анализа выяснилось, что с ростом концентрации ионов Fe, общая энергия взаимодействия уменьшается. Увеличение числа ионов с меньшим ионным радиусом, энергетически более выгодно и приводит к довольно ощутимому уменьшению кулоновской энергии. При изменении химического состава число удаленных ионов не меняется, а зависит от размеров кластера.

Заключение

Разработана методика расчета суммарной кулоновской энергии и анализа энергетического состояния ионов наноразмерного кластера, позволяющая оценить оптимальные размеры и форму кластеров сложного состава. Модельные расчеты для кристаллических наночастиц шпинели и оливинов как постоянного, так и переменного состава, выявили тенденцию к нарушению электронейтральности частиц, которая сильно зависит от их формы и способа формирования.

Для моделирования реального катионного распределения в хромитах необходимо провести частичную инверсию катионного распределения «перемешивая» катионы с зарядами +2 и +3, распределенные по шпинельным позициям, например, методом Монте-Карло, минимизируя энергию системы при фиксированных значениях периода решетки и кислородного параметра, определенных из прецизионных рентгенографических экспериментов.

На основании изложенных выше результатов расчетов, можно ожидать, что частицы магматического расплава не являются электронейтральными, и силы взаимодействия между ними можно рассматривать как взаимодействие между заряженными частицами и диполями. Очевидно, что в таком случае можно оценить силы и энергии взаимодействия между наночастицами

шпинелей и оливинов, которые способствуют агломерации зародышей фаз. Данный процесс необходимо описывать на следующем иерархическом уровне упорядочения частиц, представляющих собой зародыши фаз с размерами больше критического. По терминалогии работы [16] - это уровень «среднемасштабных флуктуаций».

Анализ результатов расчета (параграф 2.2.3) показал, что наночастицы оливина, имеющие более низкосимметричную организацию на атомном уровне, в основном заряжены отрицательно. Поэтому вполне естественно предположить, что в системе, представляющей собой расплав, содержащий взвешенные в нем частицы-зародыши как шпинели, так и оливина, возникает электростатическое отталкивание одноименно заряженных частиц оливина, приводящее к их «разбеганию». В результате возникают условия для формирования из зародышей шпинели, обладающих дипольными моментами (и, следовательно, при соответствующей ориентации друг относительно друга - притягивающимися), более крупных образований. Т.е. идет самосборка кристаллитов шпинели.

Вполне возможно, что этот процесс «сборки» (и его результат) можно описать в терминах теории вторичной структуры кристаллов [17,18].

Таким образом, моделирование наноразмерной электронеоднородности расплава позволит создать модель образования, отбора и эволюции кластерных (фрактальных) субструктурных единиц в неравновесных процессах кристаллообразования шпинелей.

Литература

1.Осауленко Р.Н., Репникова Е.А., Фофанов А.Д. , Макаров В.Н., Суворова О.В. Микронеоднородная структура и ближний порядок многокомпонентных стекол, полученных из отходов промышленного производства // Электронный журнал "Исследовано в России". 2003. Т. 6, С. 1130-1138. http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2003/099.pdf

2.Kalinkin A. M., Boldyrev V. V., Politov A. A., Kalinkina E. V., Makarov V. N., and Kalinnikov V. T. Investigation into the Mechanism of Interaction of Calcium and Magnesium Silicates with Carbon Dioxide in the Course of Mechanical Activation. // Glass Physics and Chemistry. Vol. 29. No. 4. 2003,

pp. 410-414.

3.Илюшин Г. Д. Основные стадии самоорганизации кристаллообразующих систем. //Тезисы докладов XI Национальной конференции по росту кристаллов (НКРК-2004), Москва. 1317.12.2004. ИК РАН. 2004. с.86.

4.Цветков Е.Г., Давыдов А.В., Малыхин С.Е., Солнцев В.П. Некоторые методические подходы к исследованию строения и самоструктурирования расплавных сред сложного состава. //Тезисы докладов XI Национальной конференции по росту кристаллов (НКРК-2004). Москва. 1317.12.2004. ИК РАН. 2004. с.40.

5.Цветков Е.Г. Основные тенденции реструктурирования в процессах плавления и кристаллизации сложных соединений (модельная концепция). //Тезисы докладов XI Национальной конференции по росту кристаллов (НКРК-2004), Москва, 13-17.12.2004. ИК

РАН. 2004. с.41.

6.Фофанов А. Д. Структура и ближний порядок в кислород - и углерод - содержащих системах с особыми свойствами. Автореферат диссертации на соискание степени доктора физ.-мат. наук.

М. 1998. МГУ. 32с.

7.Dekkersa R., Woensdregtb C.F. Crystal structural control on surface topology and crystal morphology of normal spinel (MgAbO4> Journal of Crystal Grouth v.236, 2002, p.441-454.

8.WWW-МИНКРИСТ. Кристаллографическая база данных для минералов и их структурных аналогов. http://database.iem.ac.ru/mincryst/.

9.Мошкина Е.В. Особенности структуры природных шпинелей различного генезиса. //Автореферат диссертации на соискание степени кандидата ф.-м. наук. Петрозаводск. 2004.

с.17

10.Урусов В.С. Энергетическая кристаллохимия. М. Наука, 1975, 335с.

11.Илюшин Г. Д. Самоорганизующиеся атомарные системы. Моделирование процессов кристаллообразования. Тезисы докладов Х национальной конференции по росту кристаллов

НКРК-2002. Москва, 24-29 ноября 2002 г. ИК РАН, с.394.

12.Мошкина Е.В., Фофанов А.Д., Cветов С.А. Полнопрофильный анализ рентгенограмм хромитов месторождений Фенноскандии. // Электронный журнал "Исследовано в России". 2002. 202, с. 2229-2236. http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2002/202.pdf

13.Fujino К., Sasaki S. Acta Cryst. 1981. B37. 513-518.

14.Bostrom Dan. Amer. Mineral. 1987. V.72, 965-972.

15.Nover G., Will G. Z. Kristallogr. 1981. V.155, 27-45; Ballet O., Fuess H., Friezche T. Phys. Chem. Minerals. 1987. V.15. 54-58.

16.Толочко Н.К. Механизмы зародышеобразования в растворах. //Тезисы докладов XI Национальной конференции по росту кристаллов (НКРК-2004), Москва, 13-17.12.2004. ИК

РАН. 2004. с.51.

17.Веснин Ю.И. Вторичная структура кристаллов: проблемы кристаллообразования и роста -новые принципы и подходы. //Тезисы докладов XI Национальной конференции по росту кристаллов (НКРК-2004). Москва. 13-17.12.2004. ИК РАН, 2004. с. 33.

18.Веснин Ю.И. Вторичная структура и свойства кристаллов. Изд. СО РАН. Новосибирск. 1997.