Расчет постоянных Маделунга для оценки энергии ионной связи в кристаллах оксидов с кубической, тетрагональной и ромбической сингониями

Актуальность и цели. Постоянная Маделунга играет важную роль в понимании свойств и поведения кристаллических твердых тел, поскольку связывает электростатический потенциал в ионных кристаллических решетках с их параметрами. Сейчас в данной области продолжаются исследования по увеличению скорости расчета, разработке новых алгоритмов расчета с более быстрой сходимостью рядов и расчету постоянных Маделунга для сложных кристаллических структур. В последнее время при расчете постоянных Маделунга большое внимание уделяется методу Харрисона и методам, развитым на его основе, например метод Харрисона - Сычева. Целью настоящей работы является применение метода Харрисона - Сычева к расчету постоянной Маделунга, необходимой для оценки ионной энергии связи в оксидах и природных алюмосиликатах, содержащихся в глинах. Глина выбрана в качестве объекта исследования, так как она является основой для многих функциональных материалов. Особый интерес представляет описание фазовых превращений в оксидах с помощью анализа изменения энергий связи в элементарных решетках.
Материалы и методы. Глина представляет собой дисперсную систему, состоящую из химических соединений с аморфной и кристаллической структурой. Рассматриваются кристаллы оксидов, входящие в химический состав монтмориллонитовых глин. Оценка ионной энергии связи в оксидах с кубической, тетрагональной и ромбической сингониями по формуле Борна - Ланде предполагает расчет постоянных Маделунга, для этого используется метод Харрисона - Сычева.
Результаты. Представлено применение усовершенствованного метода Харрисона (Харрисона - Сычева) для кристаллов оксидов с кубической сингонией, содержащихся в монтмориллонитовой глине. Описан способ применения метода Харрисона - Сычева для кристаллов оксидов с тетрагональной и ромбической сингонией. Проведен расчет постоянных Маделунга для тетрагональной ячейки оксида титана и хлорида кальция со структурой рутила. Проведено сравнение экспериментальных и расчетных данных; показано, что результаты расчета согласуются с экспериментальными результатами при низком значении относительной ошибки. Показано, что метод Харрисона - Сычева пригоден для расчета постоянных Маделунга для кристаллов с тетрагональной сингонией.
Выводы. Результаты расчета согласуются с экспериментальными данными при низком значении относительной ошибки. На основании этого можно сделать вывод о том, что усовершенствованный метод Харрисона - Сычева пригоден для расчета постоянных Маделунга для кристаллов с тетрагональной сингонией.