Il problema del rapporto tra la struttura dei materiali e le loro proprietà fisiche è uno dei problemi globali dei giorni nostri. Per molti anni, i ricercatori della Facoltà di Fisica dell'Università Lobachevsky hanno lavorato per risolverlo. In particolare, gli studi sistematici sperimentali e teorici delle strutture atomiche dei cristalli di vari materiali sono condotti presso il Dipartimento di Cristallografia e Fisica Sperimentale dell'UNN.

L'approccio tradizionale per descrivere la struttura atomica di un cristallo consiste nell'utilizzare il metodo poliedrico basato sulla descrizione del modello di un cristallo mediante poliedri di coordinazione (poliedri costruiti sugli atomi come loro vertici). Un importante contributo allo sviluppo di questo metodo è stato dato dall'accademico N.V. Belov, l'ideatore della ricerca cristallografica presso la Facoltà di Fisica dell'UNN. Il metodo poliedrico semplifica enormemente l'analisi cristallochimica di strutture atomiche complesse. La struttura cristallina nel suo insieme è rappresentata sotto forma di un sistema spazialmente ordinato di poliedri di coordinazione, così, viene eseguita una transizione da un atomo a un'unità strutturale più grande, il poliedro di coordinazione. D'altra parte, l'analisi dei poliedri di coordinazione individuale consente di determinare la simmetria dell'ambiente di un particolare atomo, il suo stato energetico e chimico.

In veri cristalli, i poliedri di coordinazione hanno spesso una forma distorta, questo è, differiscono dai poliedri ideali. La presenza di distorsione del poliedro di coordinazione e la sua grandezza sono dovute a una varietà di fattori, compreso lo stato energetico dell'atomo centrale, le caratteristiche chimiche e fisiche dell'ambiente dell'atomo centrale, le sollecitazioni meccaniche che si verificano nella struttura della struttura atomica del cristallo, e molti altri. Alcuni tipi di distorsione dei poliedri di coordinazione influenzano in modo significativo le proprietà fisiche dei materiali. Per esempio, la distorsione del poliedro di coordinazione di uno ione attivatore in un cristallo laser può portare a una divisione Stark dei termini elettronici, che spesso si traduce in un allargamento degli spettri di emissione. Così, si pone il problema di dare una stima quantitativa della distorsione in un vero poliedro di coordinazione.

Il Professore Associato Nikolai Somov e il Professore Assistente Pavel Andreev del Dipartimento di Cristallografia e Fisica Sperimentale dell'Università Statale Lobachevsky di Nizhny Novgorod hanno proposto un nuovo approccio per stimare il grado di somiglianza di un poliedro di coordinazione con un certo poliedro di riferimento. Il grado di similarità di un poliedro di coordinazione è un valore scalare strettamente uguale all'unità se il poliedro di coordinazione è simile al poliedro di riferimento; in altri casi assume valori da zero a uno. Il metodo proposto è implementato sotto forma di un programma per computer liberamente disponibile (http://phys.unn.ru/ps/).

Il metodo per la stima quantitativa del grado di somiglianza dei poliedri di coordinazione è stato testato su più di 400 strutture cristalline di composti organometallici di antimonio pentavalente e bismuto. È stato dimostrato che l'approccio proposto è coerente con uno dei principali teoremi della cristallochimica strutturale, ei vantaggi del nuovo approccio sono stati dimostrati utilizzando esempi concreti.