Представлены результаты теоретического анализа структурных разновидностей соединений, для которых характерен политипизм. В результате установлена возможность существования изомерных разновидностей политипов, а также закономерности их формирования в зависимости от периода повторяемости слоев в упаковке. Кроме того, методами теории функционала плотности выполнены расчеты структуры и свойств различных политипных модификаций алмаза. Обнаружены зависимости межслоевых расстояний и разност-ной полной энергии от гексагональности политипов алмаза и их изомерных разновидностей. Рассчитаны теоретические порошковые рентгенограммы политипов алмаза и выполнен их сравнительный анализ.
ВведениеСтруктурные разновидности соединений, имеющих одинаковый химический состав, обладают различными свойствами. Диапазон изменения свойств зависит от того, какие это структурные разновидности -аллотроп-ные, полиморфные или политипные.Наиболее сильно свойства отличаются для аллотроп-ных модификаций. Примером аллотропных разновидно-стей углеродных соединений являются карбин, графит и алмаз. Значительное отличие свойств этих соединений обусловлено различными гибридизациями электронных орбиталей углеродных атомов. В карбине гибридизация sp 1 , в графите -sp 2 , в алмазе -sp 3 . Конфигурация электронных орбиталей внешней оболочки углеродного атома при различной гибридизации отличается значи-тельно, поэтому сильно отличаются свойства аллотроп-ных разновидностей.Следующий класс структурных разновидностей соеди-нений (полиморфные) характеризуется меньшим диапа-зоном изменения свойств. В структуре полиморфов ос-новная гибридизация электронных орбиталей одинакова, однако она искажается за счет изменения положения соседних атомов в первой координационной сфере, в результате чего углы между ковалентными связями отличаются от значений, характерных для основных аллотропных модификаций. Поэтому для углеродной системы полиморфы могут быть на основе карбина (карбиноидные материалы), графита (графитоподобные материалы) или алмаза (алмазоподобные материалы), гибридизированные состояния электронных орбиталей у углеродных атомов в них могут рассматриваться как искаженные основные состояния: sp 1±δ , sp 2±δ и sp 3±δ соответственно. Менее значимые отличия электронной конфигурации атомов в полиморфах по сравнению с аллотропами обуславливает меньший диапазон варьиро-вания свойств. Третий класс структурных разновидностей -поли-типы. Это структурные разновидности, отличающиеся порядком упаковки молекулярных или атомных слоев. Электронные конфигурации атомов у этих соедине-ний практически не отличаются друг от друга. Это связано с тем, что относительный порядок атомов в первой координационной сфере практически одинаков. Значимые отличия структуры наблюдаются только в дальних координационных сферах. Поэтому свойства политипов должны отличаться незначительно, хотя име-ются сообщения о значительных отличиях механических свойств кубического алмаза (политип 3C) и лонсдейлита (политип 2H) [1]. Количество возможных политипных разновидностей, например, SiC превышает две сотни ...