RU119504U1 - FLOOR NANO-SCALE MODEL OF CRYSTAL STRUCTURE OF SUBSTANCE - Google Patents

FLOOR NANO-SCALE MODEL OF CRYSTAL STRUCTURE OF SUBSTANCE Download PDF

Info

Publication number
RU119504U1
RU119504U1 RU2012115768/12U RU2012115768U RU119504U1 RU 119504 U1 RU119504 U1 RU 119504U1 RU 2012115768/12 U RU2012115768/12 U RU 2012115768/12U RU 2012115768 U RU2012115768 U RU 2012115768U RU 119504 U1 RU119504 U1 RU 119504U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
elements
plates
volumetric
particles
model
Prior art date
Application number
RU2012115768/12U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Васильевич Пантюхов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий"
Priority to RU2012115768/12U priority Critical patent/RU119504U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU119504U1 publication Critical patent/RU119504U1/en

Links

Abstract

1. Модель кристаллической структуры вещества, содержащая объемные элементы в виде тел вращения, имитирующие частицы моделируемой кристаллической структуры, представляющие собой атомы или ионы, с соблюдением относительного расположения указанных объемных элементов, соответствующего относительному расположению указанных частиц, отличающаяся тем, что указанные объемные элементы размещены на нескольких параллельных друг другу плоских прозрачных пластинах постоянной толщины, установленных горизонтально одна над другой, каждый из объемных элементов имеет форму тела вращения вокруг оси, нормальной к поверхности плоской прозрачной пластины, на которой он размещен, причем он выполнен и установлен таким образом, что имеет часть, расположенную по одну сторону срединной плоскости указанной пластины, и симметричную ей часть, расположенную по другую сторону этой плоскости, при этом хотя бы на одной из указанных пластин размещены объемные элементы, имитирующие указанные частицы, расположенные в одной и той же кристаллографической плоскости кристаллической решетки моделируемой кристаллической структуры, а количество указанных пластин и размещенных на них объемных элементов таково, что совокупность последних имитирует, по меньшей мере, одну элементарную ячейку моделируемой кристаллической структуры. ! 2. Модель по п.1, отличающаяся тем, что каждый из указанных объемных элементов выполнен в виде двух одинаковых шаровых сегментов, установленных симметрично по отношению друг к другу на обеих сторонах той из указанных пластин, на которой данный объемный элемент размещен, и обращенных своей плоской стороной к ней 1. A model of the crystalline structure of a substance containing volumetric elements in the form of bodies of revolution, simulating particles of a simulated crystalline structure, representing atoms or ions, in compliance with the relative location of these volumetric elements, corresponding to the relative location of these particles, characterized in that these volumetric elements are placed on several parallel parallel to each other flat transparent plates of constant thickness, mounted horizontally one above the other, each of of the elements has the shape of a body of revolution around an axis normal to the surface of the flat transparent plate on which it is placed, and it is made and installed in such a way that it has a part located on one side of the median plane of the specified plate and a symmetrical part located on the other side of this plane, while at least one of these plates contains volume elements that simulate these particles located in the same crystallographic plane of the crystal lattice crystalline structure, and the number of these plates and the volumetric elements placed on them is such that the combination of the latter imitates at least one unit cell of the simulated crystalline structure. ! 2. The model according to claim 1, characterized in that each of these volumetric elements is made in the form of two identical spherical segments mounted symmetrically with respect to each other on both sides of the specified plates on which this volumetric element is placed, and facing its own flat side to her

Description

Полезная модель относится к учебным наглядным пособиям, предназначенным для демонстрационных целей, а также к научным приборам, предназначенным для визуализации пространственного строения или структуры кристаллических веществ при проведении исследований, целью которых являются сравнительный анализ кристаллических структур существующих веществ и создание новых веществ, имеющих кристаллическую структуру, а именно, к устройству, представляющему собой модель такой структуры.The utility model relates to educational visual aids intended for demonstration purposes, as well as scientific instruments designed to visualize the spatial structure or structure of crystalline substances during research, the purpose of which is a comparative analysis of the crystalline structures of existing substances and the creation of new substances with a crystalline structure, namely, to a device representing a model of such a structure.

Известны различные подходы к конструктивному выполнению моделей кристаллического строения вещества. При всем разнообразии моделей они могут быть подразделены на две основные группы: "открытые" и "закрытые" (см.: Deane К. Smith. Bibliography on Molecular and Crystal Structure Models. U.S. department of commerce. National bureau of standards. National Bureau of Standards Monograph 14. Issued May 20, 1960 [1]).There are various approaches to the constructive implementation of models of the crystalline structure of matter. With all the variety of models, they can be divided into two main groups: “open” and “closed” (see: Deane C. Smith. Bibliography on Molecular and Crystal Structure Models. US department of commerce. National bureau of standards. National Bureau of Standards Monograph 14. Issued May 20, 1960 [1]).

В "закрытых" моделях элементы, представляющие собою обычно шары (иногда усеченные) или многогранники, имитирующие атомы или ионы, образующие кристалл, практически полностью заполняют пространство, т.е. размещены таким образом, что обеспечивается их касание по границам поверхностей или по плоскостям сечений (срезов).In “closed” models, elements that are usually spheres (sometimes truncated) or polyhedra imitating atoms or ions forming a crystal fill the space almost completely, i.e. placed in such a way that they are touched along the boundaries of the surfaces or along the planes of sections (sections).

Фиксация относительного положения элементов осуществляется различными путями, например, приданием их поверхности адгезивных свойств (см. патентную заявку Японии №2005-292392 [2], опубл. 20.10.2005) или установкой в них миниатюрных магнитов (см. патент КНР №201812427 [3], опубл. 27.04.2011). Моделям такого типа, возможно, присущи специфические технологические достоинства, однако они имеют недостаточную наглядность именно из-за их перегруженности, "закрытого" характера, невозможности наблюдения и измерения расстояний между ионами или атомами. Они предназначены, в основном, для иллюстрации вида кристаллической решетки, кристаллической структуры, характера упаковки частиц в кристалле, однако, при этом, искажают либо размеры атомов (ионов), либо расстояния между этими атомами (ионами), либо - и то, и другое.The relative position of the elements is fixed in various ways, for example, by giving their surface adhesive properties (see Japan Patent Application No. 2005-292392 [2], publ. 20.10.2005) or by installing miniature magnets in them (see China Patent No. 201812427 [3 ], publ. 04/27/2011). Models of this type may have specific technological advantages, however, they have insufficient visibility precisely because of their congestion, the "closed" nature, the inability to observe and measure the distances between ions or atoms. They are mainly intended to illustrate the type of crystal lattice, the crystal structure, the nature of the packing of particles in a crystal, however, in doing so, they distort either the sizes of atoms (ions), or the distances between these atoms (ions), or both .

К "открытым" моделям, в первую очередь, относятся шаростержневые модели (см., например: В.М.Потапов. Стереохимия. Москва, Изд. "Химия", 1988, с.10-11 [4]; патент Великобритании №1144851, опубл. 12.03.1969 [5]).“Open” models primarily include ball-rod models (see, for example, V. Potapov. Stereochemistry. Moscow, Chemistry Publishing House, 1988, pp. 10-11 [4]; UK patent No. 1144851 , published on March 12, 1969 [5]).

В этих моделях элементы, имитирующие атомы или ионы, образующие кристалл, имеют такие размеры и размещены на таких расстояниях друг от друга, которые позволяют свободно наблюдать их относительное расположение и измерять расстояния между ними и углы между линиями, их соединяющими. Это обстоятельство является важным преимуществом моделей "открытого" типа. Конструкции моделей такого типа тоже весьма разнообразны. Наиболее распространены модели, содержащие элементы в виде шариков, имитирующих образующие кристалл атомы или ионы, и стержневые элементы, ориентированные в соответствии с геометрией кристаллической решетки, соединяющие эти шарики, что позволяет объемно отобразить строение кристалла.In these models, elements imitating atoms or ions forming a crystal have such dimensions and are placed at such distances from each other that they can freely observe their relative position and measure the distances between them and the angles between the lines connecting them. This fact is an important advantage of the "open" type models. Designs of models of this type are also very diverse. The most common models are those containing elements in the form of balls simulating atoms or ions forming a crystal, and rod elements oriented in accordance with the geometry of the crystal lattice connecting these balls, which allows the volume structure of the crystal to be displayed.

Однако, и в пользовательском, и в технологическом отношении такие модели недостаточно удобны. Для сохранения правильного отображения взаимного расположения атомов при пользовании моделью необходима механическая фиксация модели, исключающая возможность вращения вокруг стержневых связей. Поэтому сборка пространственных стержневых конструкций с соблюдением правильного взаимного расположения элементов чрезвычайно трудоемка.However, in both user and technological terms, such models are not convenient enough. To preserve the correct display of the mutual arrangement of atoms when using the model, mechanical fixation of the model is necessary, eliminating the possibility of rotation around the rod bonds. Therefore, the assembly of spatial bar structures in compliance with the correct relative positioning of the elements is extremely time-consuming.

Производство подобных моделей сложно осуществить, даже если необходимо тиражирование модели одного и того же кристалла. Тем не менее, такие модели наиболее распространены. По названным причинам, нередко они поступают в продажу не собранными, в виде набора шариков и стерженьков, с возложением сборки на пользователя. Весьма непростой задачей является и изготовление в шариках отверстий, в которые должны быть вставлены концы соединительных стержней, поскольку в каждом шарике может потребоваться выполнение нескольких отверстий, ориентированных в пространстве под определенными углами друг к другу. Известны изобретения, специально посвященные средствам для выполнения таких отверстий (см., например, упомянутый выше патент [5], в котором описано устройство для обеспечения приемлемой точности при изготовлении отверстий в шариках, ориентированных требуемым образом).The production of such models is difficult to carry out, even if it is necessary to replicate a model of the same crystal. However, such models are most common. For these reasons, they often go on sale unassembled, in the form of a set of balls and rods, with the assembly entrusted to the user. A very difficult task is to make holes in the balls into which the ends of the connecting rods are to be inserted, since in each ball it may be necessary to make several holes oriented in space at certain angles to each other. Known inventions specifically dedicated to means for making such holes (see, for example, the aforementioned patent [5], which describes a device for providing acceptable accuracy in making holes in balls oriented in the required manner).

К моделям "открытого" типа может быть также отнесено устройство по патенту Японии №2642910 [6] (опубл. 20.08.1997). Это устройство имеет несколько рамок, расположенных на вертикальных стойках на разных уровнях с возможностью регулирования положения по высоте. На рамках, в свою очередь, установлены, с возможностью изменения положения по горизонтали, рейки с продольными прорезями. В последних установлены, с возможностью перемещения, детали для крепления элементов, имитирующих составляющие кристалл частицы. В совокупности, перечисленные части конструкции устройства и возможности перемещения, которыми они располагают, при достаточном количестве этих частей позволяют установить любой элемент, имитирующий содержащуюся в кристалле частицу, практически в любое положение в пространстве, ограниченном габаритными размерами модели. При этом упомянутые элементы, установленные в прорезях реек, снабжены дополнительной возможностью регулирования расположения по высоте, т.е. на разном расстоянии от рейки, элемента, имитирующего содержащуюся в кристалле частицу. Это позволяет обойтись меньшим количеством рамок, установленных на вертикальных стойках. В данной модели при выполнении элементов, имитирующих образующие кристалл частицы, в виде шариков отсутствует проблема изготовления в шариках отверстий, ориентированных относительно друг друга определенным образом. Тем не менее, как видно из изложенного, конструкция устройства является весьма сложной, она тоже мало пригодна для тиражирования моделей в собранном виде.To the models of the "open" type can also be attributed the device according to Japanese patent No. 2642910 [6] (publ. 08/20/1997). This device has several frames located on vertical racks at different levels with the ability to adjust the position in height. On the frame, in turn, are installed, with the possibility of changing the horizontal position, rails with longitudinal slots. In the latter, there are installed, with the possibility of movement, parts for attaching elements that mimic the particles making up the crystal. In the aggregate, the listed parts of the device’s design and the possibilities of movement that they have, with a sufficient number of these parts, make it possible to install any element that imitates the particle contained in the crystal in almost any position in the space limited by the dimensions of the model. Moreover, the above-mentioned elements installed in the slots of the rails are provided with an additional possibility of adjusting the location in height, i.e. at different distances from the rail, an element that simulates a particle contained in a crystal. This eliminates the need for fewer frames mounted on uprights. In this model, when performing elements simulating particles forming a crystal in the form of balls, there is no problem of making holes in the balls that are oriented relative to each other in a certain way. Nevertheless, as can be seen from the above, the design of the device is very complex, it is also not very suitable for replicating models in assembled form.

Более удобна модель, описанная в патенте США №4014110 (опубл. 29.03.1977) [7]. В этой модели объемные элементы в виде шариков, имитирующих атомы или ионы, размещены на вертикальных стержнях, установленных на основании. Количество стержней и геометрия их взаимного расположения подобраны так, что они могут быть использованы для размещения на разной высоте нескольких шариков, имитирующих атомы или ионы кристалла конкретного вещества. При этом такая модель пригодна и для иллюстрации плотной упаковки частиц в кристалле, хотя и теряет при этом преимущество наглядности, поскольку становится "закрытой". Проблема изготовления в шариках отверстий, ориентированных относительно друг друга определенным образом, в этой модели, как и в предыдущей, отсутствует, так как достаточно иметь единственное диаметральное отверстие в каждом шарике, и вместе с тем она в конструктивном отношении значительно проще предыдущей.A more convenient model described in US patent No. 4014110 (publ. 03/29/1977) [7]. In this model, volume elements in the form of balls imitating atoms or ions are placed on vertical rods mounted on the base. The number of rods and the geometry of their mutual arrangement are selected so that they can be used to place several balls at different heights that simulate the atoms or ions of a crystal of a particular substance. Moreover, such a model is also suitable for illustrating the dense packing of particles in a crystal, although it loses the advantage of clarity because it becomes “closed”. The problem of making holes in the balls, oriented relative to each other in a certain way, is absent in this model, as in the previous one, since it is sufficient to have a single diametrical hole in each ball, and at the same time it is structurally much simpler than the previous one.

К недостаткам этой модели следует отнести сам факт наличия стержней, заслоняющих собою атомную кристаллическую структуру и создающих впечатление о наличии некоторых особых вертикальных связей между атомами (ионами) в кристаллической структуре. Кроме того, невозможно моделирование структур со сравнительно малыми межатомными расстояниями в плоскости горизонтальной проекции, когда радиус шарика, закрепленного на стержне, окажется больше, чем расстояние до соседнего стержня, который, в подобном случае, из технологического элемента превратится в неустранимую помеху. А в случае, когда на одной и той же вертикали нужно разместить шарики существенно различающихся размеров, стержень, толщина которого должна быть меньше диаметра наименьшего шарика, может оказаться слишком тонким для того, чтобы обладать достаточной жесткостью и устойчивостью при размещении на нем всех шариков, находящихся на данной вертикали. Для преодоления подобных ситуаций может потребоваться использование разных масштабов для отображения межатомных расстояний и размеров атомов, т.е. нарушение адекватности модели. Очевидны и сложности технологического характера, связанные с необходимостью точного закрепления каждого шарика в отдельности на заданной высоте.The disadvantages of this model include the fact of the presence of rods that obscure the atomic crystal structure and give the impression of the presence of some special vertical bonds between atoms (ions) in the crystal structure. In addition, it is impossible to simulate structures with relatively small interatomic distances in the horizontal projection plane, when the radius of the ball mounted on the rod is greater than the distance to the neighboring rod, which, in this case, will turn from a technological element into an unremovable noise. And in the case when you need to place balls of significantly different sizes on the same vertical line, a rod whose thickness should be less than the diameter of the smallest ball may be too thin to have sufficient rigidity and stability when placing all the balls on it on this vertical. To overcome such situations, it may be necessary to use different scales to display the interatomic distances and sizes of atoms, i.e. violation of the adequacy of the model. Obvious and technological difficulties associated with the need to accurately secure each ball individually at a given height.

Данная известная модель наиболее близка к предлагаемой.This known model is closest to the proposed one.

Техническое решение по предлагаемой полезной модели направлено на достижение технического результата, заключающегося в обеспечении большей технологичности и более высокой точности позиционирования элементов, имитирующих частицы (атомы, ионы), составляющие кристаллическую структуру, а также в исключении отмеченных выше ситуаций, в которых невозможно соблюдение одинакового масштаба для размеров атомов (ионов) и расстояний между ними. Ниже, при раскрытии сущности устройства по предлагаемой полезной модели и рассмотрении его конкретного выполнения будут названы и другие виды технического результата.The technical solution for the proposed utility model is aimed at achieving a technical result, which consists in providing greater manufacturability and higher accuracy of positioning of elements imitating particles (atoms, ions) that make up the crystalline structure, as well as in eliminating the situations noted above in which it is impossible to observe the same scale for the sizes of atoms (ions) and the distances between them. Below, when revealing the essence of the device according to the proposed utility model and considering its specific implementation, other types of technical result will be named.

Модель кристаллической структуры вещества согласно предлагаемой полезной модели, как и указанное наиболее близкое к ней устройство по патенту [7], содержит объемные элементы в виде тел вращения, имитирующие частицы моделируемой кристаллической структуры, представляющие собой атомы или ионы, с соблюдением относительного расположения указанных элементов, соответствующего относительному расположению указанных частиц в моделируемом кристалле.The model of the crystalline structure of the substance according to the proposed utility model, as well as the indicated closest device to it according to the patent [7], contains volume elements in the form of bodies of revolution simulating particles of the simulated crystal structure, which are atoms or ions, observing the relative arrangement of these elements, corresponding to the relative location of these particles in the simulated crystal.

Для достижения названного выше технического результата в устройстве по предлагаемой полезной модели, в отличие от наиболее близкого к нему известного устройства, объемные элементы, имитирующие частицы моделируемой кристаллической структуры, размещены на нескольких параллельных друг другу плоских прозрачных пластинах постоянной толщины. Последние установлены горизонтально друг над другом, т.е. объемные элементы размещены на нескольких "этажах". Указанные элементы имеют форму тел вращения вокруг оси, нормальной к поверхностям плоской прозрачной пластины. При этом они выполнены и размещены таким образом, что каждый из них имеет часть, расположенную по одну сторону срединной плоскости плоской прозрачной пластины, на которой он размещен, и симметричную ей часть, расположенную по другую сторону указанной плоскости. (Как известно, срединной плоскостью пластины постоянной толщины называется плоскость, находящаяся на равных расстояниях от верхней и нижней поверхностей пластины и делящая пополам ее толщину. См.: Большая советская энциклопедия, 3-е издание, М., Изд. "Советская энциклопедия", 1975, т.19, с.637 [8]). Кроме того, по меньшей мере, на одной из пластин размещены объемные элементы, имитирующие указанные частицы (атомы или ионы), центры которых принадлежат одной и той же кристаллографической плоскости моделируемой кристаллической структуры, а количество указанных пластин и размещенных на них объемных элементов таково, что совокупность последних имитирует, по меньшей мере, одну элементарную ячейку моделируемого кристалла.To achieve the above technical result in the device according to the proposed utility model, in contrast to the closest known device, volumetric elements simulating particles of a simulated crystalline structure are placed on several flat transparent plates of constant thickness parallel to each other. The latter are mounted horizontally one above the other, i.e. volumetric elements are placed on several "floors". These elements are in the form of bodies of revolution about an axis normal to the surfaces of a flat transparent plate. Moreover, they are made and placed in such a way that each of them has a part located on one side of the median plane of the flat transparent plate on which it is placed, and a symmetric part located on the other side of the specified plane. (As you know, the median plane of a plate of constant thickness is a plane at equal distances from the upper and lower surfaces of the plate and dividing its thickness in half. See: Great Soviet Encyclopedia, 3rd edition, M., Sovetskaya Encyclopedia, 1975, v.19, p.637 [8]). In addition, at least one of the plates contains volume elements imitating these particles (atoms or ions), the centers of which belong to the same crystallographic plane of the simulated crystal structure, and the number of these plates and volume elements placed on them is such that a combination of the latter imitates at least one unit cell of a simulated crystal.

Конструкция устройства по предлагаемой полезной модели, предусматривающая использование нескольких параллельных друг другу плоских прозрачных пластин, устанавливаемых горизонтально друг над другом, исключает необходимость при ее сборке индивидуально устанавливать на нужной высоте каждый из объемных элементов, имитирующих частицы, образующие кристалл, поскольку на одной и той же пластине может быть размещено несколько таких элементов. Данный признак взаимосвязан с признаком, характеризующим ориентацию оси вращения образующей объемных элементов, являющихся телами вращения, и наличие у каждого из объемных элементов двух частей выполненных и расположенных симметрично по обе стороны срединной плоскости плоской прозрачной пластины, а также с признаком, согласно которому хотя бы на одной из пластин размещены объемные элементы, имитирующие частицы, центры которых принадлежат одной и той же кристаллографической плоскости моделируемой структуры. Благодаря указанному выполнению объемных элементов геометрические центры всех элементов, размещенных на одной и той же пластине, находятся в ее срединной плоскости, и эта плоскость соответствует кристаллографической плоскости моделируемой структуры. В реальных кристаллических структурах обычно имеется несколько кристаллографических плоскостей, параллельных друг другу, и каждой такой плоскости принадлежат центры нескольких частиц, образующих кристалл. Поэтому соблюдение требований, соответствующих указанным признакам, обеспечивает правильное отображение в модели действительного взаимного расположения частиц (атомов или ионов) и одновременно способствует уменьшению общего количества пластин и, тем самым, обеспечению большей технологичности модели. Вместе с тем это повышает физическое содержание модели, поскольку превращает плоские прозрачные пластины, являющиеся конструктивными элементами модели, в средства для отображения реальных кристаллографических плоскостей, а в случае моделирования кристаллических структур, имеющих выраженное слоистое строение, наличие в предлагаемой модели плоских пластин в еще большей степени увеличивает ее наглядность. Объемные элементы, принадлежащие одной и той же пластине, легко могут быть размещены с высокой точностью в нужных местах с использованием предварительной координатной разметки пластины, которая легко может быть автоматизирована, а при установке пластин на определенном расстоянии друг от друга одновременно обеспечивается точность взаимного расположения сразу нескольких объемных элементов по третьей пространственной координате. Выполнение объемных элементов в виде тел вращения (не обязательно сферических) позволяет разнообразить их форму и использовать эту возможность в конкретных случаях для отображения атомов (ионов) разного вида, отображения в одном и том же объемном элементе нескольких разных значений радиуса атома (иона), определенных с учетом координационного числа данного атома (иона) в конкретной моделируемой кристаллической структуре по разным существующим системам, и др. целей. Что касается признака, в соответствии с которым количество пластин и размещенных на них объемных элементов достаточно для обеспечения отображения, по меньшей мере, одной элементарной ячейки моделируемого кристалла, то он необходим для того, чтобы модель могла реализовать свое назначение. Вместе с тем, предлагаемая конструкция позволяет, ввиду отмеченной простоты технологии изготовления и сборки, легко имитировать произвольное количество элементарных ячеек и, тем самым, наглядно отобразить периодичность их пространственного расположения в монокристалле.The design of the device according to the proposed utility model, which involves the use of several parallel flat transparent plates mounted horizontally one above the other, eliminates the need to individually install each of the three-dimensional elements imitating the particles forming the crystal at the same height, since the same the plate can be placed several of these elements. This feature is interconnected with a feature that characterizes the orientation of the axis of rotation of the generatrix of the volumetric elements, which are bodies of revolution, and the presence of each of the volumetric elements of two parts made and located symmetrically on both sides of the median plane of a flat transparent plate, and also with a sign according to which at least volumetric elements imitating particles, the centers of which belong to the same crystallographic plane of the modeled structure, are placed on one of the plates. Due to the indicated embodiment of volumetric elements, the geometric centers of all elements placed on the same plate are in its median plane, and this plane corresponds to the crystallographic plane of the simulated structure. In real crystal structures, there are usually several crystallographic planes parallel to each other, and to each such plane belong the centers of several particles forming a crystal. Therefore, compliance with the requirements corresponding to the indicated features ensures the correct display in the model of the actual relative arrangement of particles (atoms or ions) and at the same time helps to reduce the total number of plates and, thereby, ensure a more technological model. At the same time, this increases the physical content of the model, because it turns flat transparent plates, which are structural elements of the model, into means for displaying real crystallographic planes, and in the case of modeling crystal structures having a pronounced layered structure, the presence of flat plates in the proposed model is even more increases its visibility. Volumetric elements belonging to the same plate can easily be placed with high accuracy in the right places using preliminary coordinate marking of the plate, which can be easily automated, and when the plates are installed at a certain distance from each other, the accuracy of the relative position of several volumetric elements in the third spatial coordinate. The implementation of volumetric elements in the form of bodies of revolution (not necessarily spherical) allows you to diversify their shape and use this opportunity in specific cases to display atoms (ions) of different types, to display in the same volumetric element several different values of the radius of an atom (ion) defined taking into account the coordination number of a given atom (ion) in a specific simulated crystalline structure according to various existing systems, and other purposes. As for the feature, according to which the number of plates and the volumetric elements placed on them is sufficient to ensure the display of at least one unit cell of the simulated crystal, it is necessary for the model to realize its purpose. At the same time, the proposed design allows, in view of the noted simplicity of the manufacturing and assembly technology, to easily simulate an arbitrary number of unit cells and, thereby, visually display the frequency of their spatial arrangement in a single crystal.

В предлагаемой модели, являющейся масштабной, возможен удобный выбор масштаба, позволяющий наглядно отображать наноразмерные кристаллические структуры. Так, если выбран масштаб 108:1, при котором одному нанометру в реальной структуре соответствует десять сантиметров в модели, то, например, в модели углеродной нанотрубки хиральности (5, 5) центры пяти объемных элементов, имитирующих атомы углерода, будут расположены на воображаемой окружности с диаметром порядка 7 см на равных угловых расстояниях (72°) при расстояниях между этими элементами порядка 1,4 см.In the proposed scale model, a convenient choice of scale is possible, which makes it possible to visually display nanoscale crystal structures. So, if you select a scale of 10 8 : 1, at which ten centimeters in the model corresponds to one nanometer in the real structure, then, for example, in the model of a carbon nanotube of chirality (5, 5), the centers of five volume elements imitating carbon atoms will be located on an imaginary circles with a diameter of the order of 7 cm at equal angular distances (72 °) at distances between these elements of the order of 1.4 cm.

В частном случае частицы, образующие кристалл, могут быть имитированы шариками. Также частицы, образующие кристалл, могут имитироваться эллипсоидами - так, чтобы разные по длине полуоси эллипсоидов соответствовали разным значениям радиусов имитируемых атомов. Например, одна полуось может быть выбрана соответствующей Ван-дер-Ваальсовому радиусу, а другая - ковалентному радиусу, что дополнительно увеличивает наглядность и физическое содержание модели. Две полуоси эллипсоида могут соответствовать также радиусам атома (иона), обусловленным разными электронными облаками.In the particular case, the particles forming the crystal can be imitated by balls. Also, the particles forming the crystal can be simulated by ellipsoids so that the semiaxes of different lengths of the ellipsoids correspond to different values of the radii of the simulated atoms. For example, one half-axis can be chosen corresponding to the Van der Waals radius, and the other to the covalent radius, which further increases the visibility and physical content of the model. The two semi-axes of the ellipsoid can also correspond to the radii of the atom (ion) due to different electron clouds.

Объемные элементы в виде шариков или эллипсоидов вращения могут быть установлены в отверстиях плоских пластин (например, на клею). В обоих случаях срединная плоскость пластины является для этих элементов плоскостью симметрии.Volumetric elements in the form of balls or ellipsoids of revolution can be installed in the holes of flat plates (for example, on glue). In both cases, the median plane of the plate is a plane of symmetry for these elements.

Объемные элементы как в названных выше, так и в других случаях, могут быть выполнены составными. Так, например, вместо использования шариков или эллипсоидов, устанавливаемых в отверстиях пластины, объемные элементы могут быть выполнены, соответственно, в виде двух шаровых сегментов или сегментов эллипсоида, прикрепленных к пластине, т.е. установленных симметрично с двух сторон пластины и обращенных к ней своей плоской стороной. Вместе с тем, они являются частями объемного элемента модели, симметричными относительно срединной плоскости пластины, и геометрический центр составного тела, каким является объемный элемент в этом случае, находится в указанной, срединной плоскости.Volumetric elements both in the above and in other cases can be made composite. So, for example, instead of using balls or ellipsoids installed in the holes of the plate, the volumetric elements can be made, respectively, in the form of two spherical segments or segments of an ellipsoid attached to the plate, i.e. mounted symmetrically on both sides of the plate and facing it with its flat side. At the same time, they are parts of the volumetric element of the model that are symmetrical with respect to the median plane of the plate, and the geometric center of the composite body, which is the volumetric element in this case, is in the indicated median plane.

Каждый из объемных элементов, имитирующих частицы, образующие кристалл, может быть выполнен в виде такого тела вращения, образующая которого имеет несколько максимумов, находящихся на различных расстояниях от оси вращения. Эти расстояния могут выбираться соответствующими различным известным значениям радиуса атома (иона), моделируемого объемным элементом. При этом величины самих упомянутых максимумов могут быть использованы для отображения дополнительной информации об атомах (ионах), например, характеризовать частоту употребляемости (рейтинг цитирования, рейтинг ссылок) для отмеченного радиуса, относящегося к той или иной известной системе атомных (ионных) радиусов. Описанное выполнение модели предпочтительно в случае, когда необходимо одновременно отобразить ряд значений радиуса атомов (ионов), определенных в соответствии с различными системами кристаллографических радиусов, поскольку существует большое количество таких систем (см., например: Л.Т.Бугаенко, С.М.Рябых, А.Л.Бугаенко. Почти полная система средних ионных кристаллографических радиусов и ее использование для определения потенциалов ионизации. Вестн. Моск. Унта. Сер.2. Химия. 2008. Т.49. №6, с.363-384 [9]).Each of the volume elements imitating particles forming a crystal can be made in the form of such a body of revolution, the generatrix of which has several maxima located at different distances from the axis of rotation. These distances can be selected corresponding to various known values of the radius of the atom (ion) modeled by the volume element. Moreover, the values of the mentioned maxima themselves can be used to display additional information about atoms (ions), for example, to characterize the frequency of use (citation rating, link rating) for the marked radius related to one or another known system of atomic (ionic) radii. The described implementation of the model is preferable when it is necessary to simultaneously display a series of values of the radius of atoms (ions) determined in accordance with different systems of crystallographic radii, since there are a large number of such systems (see, for example: L.T. Bugaenko, S.M. Ryabykh, AL Bugaenko, An almost complete system of average ionic crystallographic radii and its use for determining ionization potentials, Vestnik Mosk. Unta, Ser.2. Chemistry. 2008. V. 49. No. 6, p.363-384 [ 9]).

Модель может быть выполнена таким образом, что все объемные элементы, имитирующие одинаковые частицы моделируемой кристаллической структуры при равенстве их координационных чисел, имеют форму одного и того же тела вращения, иного по сравнению с объемными элементами, имитирующими другие частицы моделируемой кристаллической структуры.The model can be performed in such a way that all volume elements that simulate the same particles of the simulated crystal structure with the equality of their coordination numbers have the shape of the same body of revolution, different from volume elements that simulate other particles of the simulated crystal structure.

В предлагаемой модели объемные элементы, имитирующие частицы, образующие моделируемый кристалл, могут быть выполнены цветными. При этом все объемные элементы, имитирующие одинаковые частицы моделируемой кристаллической структуры, имеют одинаковую окраску, отличную от окраски объемных элементов, имитирующих другие частицы этой структуры. Наличие этой возможности (как и возможности придания объемным элементам несферической формы) позволяет в случаях, когда некоторые атомы (ионы) моделируемой кристаллической структуры имеют близкие размеры, исключить возможность ошибочного отождествления элементов, имитирующих атомы (ионы) разного вида. Возможно придание каждому объемному элементу модели цвета одной из спектральных линий его высокотемпературного излучения, или того цвета, какой имеет вещество, атомы или ион которого данный объемный элемент имитирует, в частности, объемные элементы, моделирующие атомы (ионы) металла, могут быть изготовлены из этого самого металла или же из другого материала, но с покрытием из этого металла. Это дополнительно увеличивает наглядность модели и облегчает идентификацию объемных элементов и установление соответствия между ними и частицами, образующими моделируемый кристалл.In the proposed model, volumetric elements simulating particles forming a simulated crystal can be colored. Moreover, all volume elements imitating the same particles of a simulated crystalline structure have the same color, different from the color of volume elements imitating other particles of this structure. The presence of this possibility (as well as the possibility of giving volumetric elements a non-spherical shape) allows, in cases where some atoms (ions) of the modeled crystal structure to be close in size, to exclude the possibility of mistaken identification of elements imitating atoms (ions) of different types. It is possible to give each volumetric element of the model color one of the spectral lines of its high-temperature radiation, or the color that the substance, atoms or ion of which this volumetric element imitates, in particular, volumetric elements that model metal atoms (ions) can be made of this the metal itself or from another material, but with a coating of this metal. This additionally increases the visibility of the model and facilitates the identification of volumetric elements and the establishment of correspondence between them and the particles forming the simulated crystal.

Плоские прозрачные пластины могут быть выполнены с отверстиями для вертикальных стоек. В этом случае соседние пластины отделены друг от друга надетыми на стойки втулками, а для исключения возможности перемещения указанных пластин относительно друг друга и стоек положение крайних пластин зафиксировано. Кроме того, пластины могут устанавливаться и удерживаться на стойках на нужном расстоянии друг от друга с помощью струбцин, зажимных болтов или любых иных средств фиксации, поскольку все эти средства эквивалентны с точки зрения обеспечиваемого предлагаемой моделью технического результата.Flat transparent plates can be made with holes for uprights. In this case, adjacent plates are separated from each other by bushings put on the racks, and to exclude the possibility of moving these plates relative to each other and the racks, the position of the outer plates is fixed. In addition, the plates can be mounted and held on racks at the required distance from each other using clamps, clamping bolts or any other means of fixation, since all these means are equivalent in terms of the technical result provided by the proposed model.

Кроме того, в любом из описанных выше и в других случаях предлагаемая модель может быть выполнена с основанием, на котором вертикально установлены стойки. Плоские прозрачные пластины зафиксированы на стойках своими краями. В частности, фиксация может быть осуществлена посредством выполненных в стойках пазов, в которые вставлены края плоских прозрачных пластин. При этом предлагаемая модель имеет, по меньшей мере, две стойки, между которыми установлены указанные плоские пластины. Каждая из них выполнена с двумя параллельными друг другу краями, а пазы в двух стойках каждой пары выполнены симметрично по отношению друг к другу. При таком выполнении облегчается замена одних пластин другими, с другим набором и другим расположением объемных элементов.In addition, in any of the above and in other cases, the proposed model can be performed with a base on which the racks are vertically mounted. Flat transparent plates are fixed on racks with their edges. In particular, the fixing can be carried out by means of grooves made in the struts into which the edges of the flat transparent plates are inserted. Moreover, the proposed model has at least two racks, between which are specified flat plates. Each of them is made with two edges parallel to each other, and the grooves in two racks of each pair are made symmetrically with respect to each other. With this embodiment, it is easier to replace one plate with another, with a different set and different arrangement of volumetric elements.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, на которых представлены:The proposed utility model is illustrated by drawings, on which:

- на фиг.1 - изображение предлагаемой конструкции модели кристаллической структуры, в которой объемные элементы, имитирующие разнотипные частицы кристаллической структуры, представлены шариками соответствующего имитируемым частицам размера;- figure 1 - image of the proposed design model of the crystalline structure, in which volumetric elements that simulate heterogeneous particles of the crystalline structure are represented by balls corresponding to the simulated particle size;

- на фиг.2 - традиционное схематическое изображение структуры кристалла каменной соли;- figure 2 is a traditional schematic representation of the structure of a rock salt crystal;

- на фиг.3а, 3б - выполнение объемного элемента, имитирующего содержащуюся в кристалле частицу, в виде двух одинаковых шаровых сегментов, установленных симметрично по отношению друг к другу на разных сторонах пластины;- on figa, 3b - the implementation of the volumetric element that simulates the particle contained in the crystal, in the form of two identical spherical segments mounted symmetrically with respect to each other on different sides of the plate;

- на фиг.4 - выполнение объемных элементов, имитирующих содержащиеся в кристалле частицы, в виде шариков, размещенных в отверстиях плоской прозрачной пластины;- figure 4 - the implementation of volumetric elements that simulate the particles contained in the crystal, in the form of balls placed in the holes of a flat transparent plate;

- на фиг.5а, 5б - выполнение объемных элементов, имитирующих разнотипные частицы кристаллической структуры, в виде тел вращения разной формы и разного цвета, размещенных в отверстиях плоской прозрачной пластины, и в виде двух одинаковых частей таких тел, установленных симметрично по отношению друг к другу на разных сторонах пластины;- on figa, 5b - the implementation of volumetric elements simulating heterogeneous particles of a crystalline structure, in the form of bodies of revolution of different shapes and colors, placed in the holes of a flat transparent plate, and in the form of two identical parts of such bodies mounted symmetrically with respect to each other to a friend on opposite sides of the plate;

- на фиг.6а, 6б - выполнение объемного элемента, имитирующего содержащуюся в кристалле частицу, в виде эллипсоида вращения и в виде двух одинаковых сегментов такого эллипсоида, установленных симметрично по отношению друг к другу на разных сторонах пластины;- on figa, 6b - the implementation of the volumetric element simulating the particle contained in the crystal, in the form of an ellipsoid of revolution and in the form of two identical segments of such an ellipsoid, mounted symmetrically with respect to each other on different sides of the plate;

- на фиг.7 - выполнение объемного элемента, имитирующего содержащуюся в кристалле частицу, в виде тела вращения, образующая которого имеет несколько максимумов, расположенных от оси вращения на расстояниях, соответствующих различным значениям радиуса частицы моделируемой структуры;- Fig.7 - the implementation of the volumetric element that simulates the particle contained in the crystal, in the form of a body of revolution, the generatrix of which has several maxima located from the axis of rotation at distances corresponding to different values of the particle radius of the modeled structure;

- на фиг.8 - возможное выполнение фиксации плоских пластин с помощью пазов в стойках, в которые входят края пластин;- on Fig - the possible implementation of the fixation of flat plates using grooves in the racks, which include the edges of the plates;

- на фиг.9 - выполнение паза для ограничения возможности горизонтального перемещения пластины;- figure 9 - the execution of the groove to limit the possibility of horizontal movement of the plate;

- на фиг.10 - выполнение вспомогательного технологического отверстия в пластине.- figure 10 - the implementation of the auxiliary technological holes in the plate.

В показанном на фиг.1 случае объемные элементы, имитирующие частицы, образующие кристалл, выполнены в виде шариков 1 и размещены на плоских прозрачных пластинах 2, имеющих постоянную толщину. Пластины 2, параллельные друг другу, расположены одна над другой и зафиксированы на стойках 3 на разной высоте. При этом расстояния между срединными плоскостями пластин пропорциональны расстояниям между кристаллографическими плоскостями. Пластины 2 могут быть выполнены, например, из оргстекла, из углепластика или из любого другого прозрачного материала, предпочтительно менее хрупкого и более твердого, устойчивого к возможным повреждениям и царапинам. Для изготовления шариков можно использовать металл или выполнять шарики с соответствующим металлическим покрытием по металлу или неметаллу; дерево; пластмассу, окрашенную в соответствующие цвета краской типа "металлик" - для моделирования атомов (ионов) металлов; непрозрачную пластмассу, окрашенную в соответствующие цвета - при моделировании атомов (ионов) неметаллов; прозрачную пластмассу, подкрашенную в соответствующие цвета - при моделировании атомов (ионов) газов.In the case shown in FIG. 1, volumetric elements imitating particles forming a crystal are made in the form of balls 1 and are placed on flat transparent plates 2 having a constant thickness. The plates 2, parallel to each other, are located one above the other and are fixed on the posts 3 at different heights. In this case, the distances between the median planes of the plates are proportional to the distances between the crystallographic planes. The plates 2 can be made, for example, of plexiglass, carbon fiber or any other transparent material, preferably less brittle and harder, resistant to possible damage and scratches. For the manufacture of balls, you can use metal or make balls with the appropriate metal coating on metal or non-metal; wood; plastic painted in appropriate colors with metallic paint - for modeling metal atoms (ions); opaque plastic, painted in appropriate colors - when modeling non-metal atoms (ions); transparent plastic, tinted in appropriate colors - when modeling the atoms (ions) of gases.

Расстояния между пластинами 2 определяются длиной размещенных между ними втулок 4, надетых на стойки 3. Всю систему пластин и втулок предохраняют от перемещения гайки 5 с шайбами, навинченные на стойки 3 и прижимающие верхнюю пластину к расположенной под ней втулке. Под нижней пластиной установлены ножки 6 и 7. Поскольку в показанном на фиг.1 случае модель выполнена только с двумя стойками, две из четырех ножек (позиция 6) навинчены на нижние концы стоек, а две другие ножки (позиция 7) имеют самостоятельное крепление 8 к нижней пластине 2, одновременно играющей роль основания.The distances between the plates 2 are determined by the length of the bushings 4 placed between them, worn on the posts 3. The entire system of plates and bushings is prevented from moving the nut 5 with washers screwed on the posts 3 and pressing the upper plate to the sleeve located below it. Legs 6 and 7 are installed under the bottom plate. Since in the case shown in FIG. 1, the model is made with only two legs, two of the four legs (position 6) are screwed onto the lower ends of the legs, and the other two legs (position 7) are independently mounted 8 to the bottom plate 2, simultaneously playing the role of the base.

Модель по фиг.1 соответствует элементарной ячейке кристалла каменной соли NaCl, традиционное схематическое изображение которой представлено на фиг.2. Атомам (ионам) хлора соответствуют более светлые шарики, а атомам (ионам) натрия - более темные шарики. Объемные элементы, имитирующие атомы (ионы) хлора и натрия, различаются размерами (первые - более крупные), а соотношение между размерами этих объемных элементов - такое же, как и между размерами атомов (ионов) хлора и натрия в моделируемом кристалле (в соответствующей, выбранной системе значений ионных радиусов).The model of FIG. 1 corresponds to a unit cell of a NaCl rock salt crystal, the traditional schematic representation of which is shown in FIG. 2. Atoms (ions) of chlorine correspond to lighter balls, and atoms (ions) of sodium correspond to darker balls. Volume elements imitating chlorine and sodium atoms (ions) differ in size (the first are larger), and the ratio between the sizes of these volume elements is the same as between the sizes of chlorine and sodium atoms (ions) in the simulated crystal (in the corresponding selected system of values of ionic radii).

Последовательность построения предлагаемой модели кристаллической структуры может быть пояснена на примере модели кристаллической структуры NaCl, иллюстрируемой фиг.1 и фиг.2. Кристалл NaCl имеет кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку, в узлах которой расположены ионы Na+ и Cl- с ребром куба (параметром элементарной ячейки) a=0,564 нм (W.L.Bragg. The structure of some crystals asindicated by their diffraction of X-rays. Proc. Royal Soc. London, A, 89, 1914, p.248 [10]). В масштабе модели это составляет 56,4 мм, т.е. масштаб модели - 108:1. В данном случае для моделирования одной элементарной (кубической) ячейки кристаллической структуры NaCl в вершинах куба, выстраиваемого на прозрачных пластинах, и в центрах его граней расположены объемные элементы, моделирующие ионы Cl-, а на серединах ребер куба и в самом его центре - объемные элементы, моделирующие ионы Na+ (R.D.Shannon. Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studies of Interatomic Distances in Halides and Chalcogenides. Acta Crystallographica. Section A, volume 32, number 5, 1976, p., с.752-753 [11]).The sequence of construction of the proposed model of the crystal structure can be explained on the example of the model of the crystal structure of NaCl, illustrated in figure 1 and figure 2. The NaCl crystal has a cubic face-centered crystal lattice, at the nodes of which Na + and Cl ions are located - with a cube edge (unit cell parameter) a = 0.564 nm (WL Bragg. The structure of some crystals asindicated by their diffraction of X-rays. Proc. Royal Soc. London, A, 89, 1914, p. 248 [10]). On a model scale, this is 56.4 mm, i.e. model scale - 10 8 : 1. In this case, to simulate one unit (cubic) cell of the NaCl crystal structure, at the vertices of the cube, built on transparent plates, and at the centers of its faces there are volume elements that model Cl - ions, and at the midpoints of the edges of the cube and at its very center, volume elements simulating Na + ions (RDShannon. Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studies of Interatomic Distances in Halides and Chalcogenides. Acta Crystallographica. Section A, volume 32, number 5, 1976, p., pp. 752-753 [11]).

Три плоских прозрачных пластины в рассматриваемом случае выбирались для отображения в модели следующих кристаллографических плоскостей NaCl: пластина №1 - плоскости нижней грани куба; пластина №2 - плоскости его среднего горизонтального сечения (т.е. плоскости, параллельной нижней и верхней граням куба и проходящей через его центр); пластина №3 - верхней грани куба. Пластины изготавливались в виде квадратных листов прозрачного оргстекла. Размеры этих листов рассчитывались следующим образом: (56,4 мм+2r+2d)×(56,4 мм+2r+2d), где 56,4 мм×56,4 мм - размеры элементарной ячейки, рассчитанные по положению центров ионов, d - ширина технологических полей, необходимых для крепления листов оргстекла и нанесения требуемых надписей (в рассматриваемом примере величина d составила 20 мм), а r=16,7 мм - радиус объемного элемента, имитирующего ион Cl-, радиус которого взят по Шеннону и Превитту (см. [11], с.752, а также: R.D.Shannon, C.T.Prewitt. Effective ionic radii in oxides and fluorides. Acta Crystallographica Section В-Volume 25, Issue 5 - May, 1969 pp.925-946 [12]).In this case, three flat transparent plates were selected for displaying the following NaCl crystallographic planes in the model: plate No. 1 — planes of the lower face of the cube; plate No. 2 — planes of its average horizontal section (i.e., a plane parallel to the lower and upper faces of the cube and passing through its center); plate No. 3 - the upper face of the cube. The plates were made in the form of square sheets of transparent plexiglass. The dimensions of these sheets were calculated as follows: (56.4 mm + 2r + 2d) × (56.4 mm + 2r + 2d), where 56.4 mm × 56.4 mm are the unit cell sizes calculated from the position of the ion centers, d is the width of the technological fields necessary for attaching Plexiglas sheets and applying the required inscriptions (in this example, d was 20 mm), and r = 16.7 mm is the radius of a volume element imitating Cl - ion, the radius of which is taken according to Shannon and Previtt (see [11], p. 752, and also: RDShannon, CTPrewitt. Effective ionic radii in oxides and fluorides. Acta Crystallographica Section B-Volume 25, Issue 5 - May, 1969 pp. 925-946 [12]).

Затем в центрах листов для пластин №1, №2 и №3, имеющих в соответствии с проведенным расчетом размеры 130 мм×130 мм, были размечены квадраты 56,4 мм×56,4 мм, а также отмечены точками вершины этих квадратов, середины их сторон и центры. Эти точки соответствуют центрам объемных элементов, изображающих ионы Na+ и Cl-.Then, in the centers of sheets for plates No. 1, No. 2, and No. 3, having dimensions of 130 mm × 130 mm in accordance with the calculation, the squares were marked 56.4 mm × 56.4 mm, and also marked with the points of the apex of these squares, the middle their parties and centers. These points correspond to the centers of volume elements depicting Na + and Cl - ions.

После этого в каждой точке разметки (в вершинах, в серединах сторон и в центрах квадратов) в каждом из трех листов оргстекла были просверлены технологические отверстия для крепления объемных элементов, а во всех четырех углах каждого квадрата на расстоянии 10 мм от его краев - отверстия под крепежные стойки.After that, at each marking point (in the vertices, in the middle of the sides and in the center of the squares), technological holes were drilled for fastening volumetric elements in each of the three sheets of plexiglass, and in all four corners of each square at a distance of 10 mm from its edges there were holes for fixing racks.

Кроме того, были изготовлены втулки 4, надеваемые на стойки 3 для фиксации на них изготовленных пластин с закрепленными на них объемными элементами таким образом, чтобы расстояния между срединными плоскостями пластин соответствовали расстояниям между названными выше кристаллографическими плоскостями. Эти расстояния равны половине длины, a/2, ребра моделируемой кубической элементарной ячейки a=0,564 нм, что в масштабе модели составляет 28,2 мм. Поэтому длины указанных втулок равны этому размеру за вычетом толщины используемого оргстекла (в рассматриваемом случае - 2 мм), т.е. 26,2 мм.In addition, sleeves 4 were made, put on racks 3 for fixing manufactured plates with volumetric elements fixed to them so that the distances between the median planes of the plates corresponded to the distances between the crystallographic planes mentioned above. These distances are equal to half the length, a / 2, of the edge of the simulated cubic unit cell a = 0.564 nm, which is 28.2 mm on the model scale. Therefore, the lengths of these bushings are equal to this size minus the thickness of the used plexiglass (in this case, 2 mm), i.e. 26.2 mm.

Объемные элементы, изображающие ионы, были изготовлены каждый из двух полушарий 1.1 и 1.2 (фиг.3а) своего радиуса: 11,6 мм - для ионов Na+ и 16,7 мм - для ионов Cl-, усеченных с плоской стороны на величину, равную половине толщины используемого оргстекла - 1 мм, с технологическими отверстиями под штифты для соединения указанных усеченных полушарий (шаровых сегментов) друг с другом.Volumetric elements depicting ions were made each of two hemispheres 1.1 and 1.2 (figa) of its radius: 11.6 mm for Na + ions and 16.7 mm for Cl - ions truncated on the flat side by an amount equal to half the thickness of the used plexiglass - 1 mm, with technological holes for the pins for connecting these truncated hemispheres (spherical segments) with each other.

Далее объемные элементы - по два шаровых сегмента 1.1, 1.2, с одной и с другой стороны пластин 2 (листов оргстекла) были закреплены на штифтах 26 (фиг.3а) в просверленных в пластинах отверстиях: на листах для пластин №1 и №3 - объемные элементы, имитирующие ионы Cl- - в вершинах квадрата и в его центре, а объемные элементы, имитирующие ионы Na+- в серединах сторон квадрата; на листе для пластины №2 - наоборот, объемные элементы, имитирующие ионы Na+ - в вершинах квадрата и в его центре, а объемные элементы, имитирующие ионы Cl- - в серединах сторон квадрата. При описанных изготовлении и установке объемных элементов геометрический центр составного тела, каким является каждый из этих элементов, находится в точке 30, лежащей в срединной плоскости 29 пластины 2.Further, the volumetric elements - two ball segments 1.1, 1.2, on one and the other side of the plates 2 (plexiglass sheets) were fixed on pins 26 (figa) in the holes drilled in the plates: on sheets for plates No. 1 and No. 3 - volumetric elements imitating Cl - ions at the vertices of the square and in its center, and volumetric elements imitating Na + ions - at the midpoints of the sides of the square; on sheet for plate No. 2, on the contrary, volume elements imitating Na + ions are at the vertices of the square and in its center, and volume elements imitating Cl - ions are in the middle of the sides of the square. In the manufacture and installation of volumetric elements described, the geometric center of the composite body, which is each of these elements, is located at point 30 lying in the median plane 29 of the plate 2.

Наряду с описанным соединением с помощью штифта, части 1.1, 1.2 составного объемного элемента могут быть соединены также с помощью резьбового соединения или шпильки, или элементов для защелкивания, выполненных со стороны плоских поверхностей частей 1.1 и 1.2 снаружи одной из них и внутри другой. Возможна также фиксация этих частей симметрично одна другой на обеих поверхностях пластины с помощью клея, нанесенного на соприкасающиеся поверхности сегментов и пластины (фиг.3б).Along with the described connection with the help of a pin, parts 1.1, 1.2 of the composite volumetric element can also be connected using a threaded connection or stud, or snap elements, made on the side of the flat surfaces of the parts 1.1 and 1.2 outside one of them and inside the other. It is also possible to fix these parts symmetrically one another on both surfaces of the plate using glue applied to the contacting surfaces of the segments and the plate (figb).

После сборки модели положение верхней пластины было зафиксировано гайками 5 (фиг.1), а нижней пластины - деталями с резьбовыми отверстиями, выполняющими роль ножек 6 для установки модели на плоскую поверхность. В итоге все пластины, надетые своими угловыми отверстиями на стойки 3, оказались зажатыми между упомянутыми ножками, гайками и втулками 4 без возможности перемещения относительно друг друга и стоек. (На фиг.1, в отличие от приведенного описания процесса построения модели, использованы только две стойки 3, и две из четырех ножек имеют самостоятельное крепление к нижней пластине).After assembling the model, the position of the upper plate was fixed with nuts 5 (Fig. 1), and the bottom plate with parts with threaded holes that act as legs 6 for mounting the model on a flat surface. As a result, all the plates, worn with their corner holes on the uprights 3, turned out to be sandwiched between the legs, nuts and bushings 4 without the possibility of moving relative to each other and the uprights. (In Fig. 1, in contrast to the description of the model building process, only two racks 3 are used, and two of the four legs have independent fastening to the bottom plate).

Практически для всех известных кристаллических структур имеются исходные данные об их размерах, необходимые для проектирования модели, (см., например: International Tables for Crystallography. Vol A-G. Kluwer Academic Publishers, for the International Union of Crystallography. 2001-2005 [13]). Для новых кристаллических структур такие данные могут быть получены методами рентгеноструктурного анализа.For almost all known crystalline structures, there is the initial data on their sizes necessary for the design of the model (see, for example, International Tables for Crystallography. Vol AG. Kluwer Academic Publishers, for the International Union of Crystallography. 2001-2005 [13]) . For new crystal structures, such data can be obtained by x-ray diffraction analysis.

В общем случае при проектировании модели и расчете координат объемных элементов, моделирующих атомы, следует взять координаты каждого атома (иона) моделируемой элементарной ячейки в системе координат, построенной на пространственном (в общем случае - неортогональном) базисе из трех векторов элементарных трансляций, определить координаты этих векторов в новой, прямоугольной, системе координат модели и рассчитать в этой новой, прямоугольной системе, координаты геометрических центров всех объемных элементов, имитирующих атомы (ионы).In the general case, when designing a model and calculating the coordinates of volumetric elements modeling atoms, one should take the coordinates of each atom (ion) of the simulated unit cell in a coordinate system built on a spatial (in the general case, non-orthogonal) basis of three elementary translation vectors, determine the coordinates of these vectors in a new, rectangular, coordinate system of the model and calculate in this new, rectangular system, the coordinates of the geometric centers of all volume elements imitating atoms (ions).

В частном случае выполнения модели, иллюстрируемом фиг.4, каждый шарик 1, имитирующий одну из частиц, образующих кристалл, размещен в отверстии плоской прозрачной пластины 2 и закреплен с помощью клея 12. На этом же рисунке показано отверстие 11, в которое шарик еще не установлен.In the particular case of the model illustrated in Fig. 4, each ball 1 imitating one of the particles forming the crystal is placed in the hole of a flat transparent plate 2 and fixed with glue 12. The same figure shows the hole 11 into which the ball is not yet set.

На фиг.5а, где предполагается использование такого же способа крепления объемных элементов, как и на фиг.4, показано, что в качестве визуально воспринимаемых признаков для отображения различий между атомами (ионами) разного вида могут быть использованы форма тел вращения, которая придана объемным элементам, имитирующим частицы, образующие кристалл, и (или) цвет объемных элементов. На фиг.5а показаны объемный элемент 1 сферической формы, объемный элемент в виде цилиндра 14 и объемный элемент в виде приложенных друг к другу основаниями одинаковых конусов 15. Фиг.5б иллюстрирует возможность выполнения тел вращения несферической формы, аналогичных показанным на фиг.5а, из двух одинаковых частей (14.1 и 14.2; 15.1 и 15.2) и установки их симметрично друг другу на двух сторонах пластины, например, с помощью клея, нанесенного на соприкасающиеся поверхности пластин и указанных частей.On figa, where it is supposed to use the same method of attaching volumetric elements, as in figure 4, it is shown that as a visually perceptible signs to display the differences between atoms (ions) of different types can be used the shape of bodies of revolution, which is given volumetric elements imitating particles forming a crystal, and / or color of volumetric elements. Fig. 5a shows a volumetric element 1 of a spherical shape, a volumetric element in the form of a cylinder 14, and a volumetric element in the form of identical cones 15 attached to each other by the bases. Fig. 5b illustrates the possibility of performing non-spherical rotation bodies similar to those shown in Fig. 5a from two identical parts (14.1 and 14.2; 15.1 and 15.2) and their installation symmetrically to each other on two sides of the plate, for example, with glue applied on the contact surfaces of the plates and these parts.

Как уже отмечалось выше при раскрытии сущности полезной модели, различные характерные размеры тела вращения, в виде которого выполнен объемный элемент модели, могут отображать разные значения радиусов реальных атомов (ионов): ионные, Ван-дер-Ваальсовы, ковалентные др. На фиг.6а объемный элемент 21 имеет форму эллипсоида вращения. В этом случае одним из таких размеров является размер r горизонтальной, малой полуоси (одновременно являющийся радиусом наибольшего горизонтального сечения эллипсоида вращения), а другим - размер S вертикальной, большой полуоси. Эллипсоид 21 может быть выполнен не только монолитным, как показано на фиг.6а, но и состоящим из верхнего и нижнего сегментов 21.1 и 21.2 (фиг.6б), установленных на пластине 2 аналогично шаровым сегментам на фиг.36.As already noted above, when revealing the essence of a utility model, the various characteristic sizes of the body of revolution, in the form of which the volume element of the model is made, can display different values of the radii of real atoms (ions): ionic, van der Waals, covalent others. FIG. 6a volume element 21 has the shape of an ellipsoid of revolution. In this case, one of these dimensions is the size r of the horizontal, minor axis (simultaneously being the radius of the largest horizontal section of the ellipsoid of revolution), and the other is the size S of the vertical, major axis. The ellipsoid 21 can be made not only monolithic, as shown in figa, but also consisting of the upper and lower segments 21.1 and 21.2 (fig.6b) mounted on the plate 2 similarly to the spherical segments in Fig.36.

Характерным размером монолитных объемных элементов, показанных на фиг.4, фиг.5а, фиг.6а, - размером, сопоставляемым с радиусом имитируемой частицы, является радиус этих элементов в сечении, проходящем через их геометрический центр и лежащем в срединной плоскости пластины 2. Для составных объемных элементов, аналогичных показанным на фигурах 3а, 3б, 5б, 6б, в качестве такого размера можно принять их радиус в сечениях, касающихся поверхностей пластины 2.The characteristic size of the monolithic volumetric elements shown in Fig. 4, Fig. 5a, Fig. 6a, - the size comparable with the radius of the simulated particle, is the radius of these elements in the section passing through their geometric center and lying in the median plane of the plate 2. For composite volumetric elements similar to those shown in figures 3a, 3b, 5b, 6b, as such a size, you can take their radius in cross sections touching the surfaces of the plate 2.

Объемный элемент, имитирующий ион или атом, выполненный в виде тела вращения, может иметь и более сложную форму. Например, образующей составного объемного элемента, верхняя половина которого 25 показана на фиг.7, является кривая 31, имеющая несколько максимумов 32, находящихся на разных расстояниях r1, r2, r3 от оси вращения (в случае, иллюстрируемом фиг.7, эта ось ориентирована вертикально). Каждый из этих радиусов соответствует своему значению радиуса атома (иона), имитируемого данным элементом. При этом высота каждого из максимумов 32 также может быть информативным признаком, например, как уже указывалось выше при раскрытии сущности полезной модели, характеризовать частоту употребляемости (рейтинг цитирования, рейтинг ссылок) для отмеченного радиуса, относящегося к той или иной известной системе атомных (ионных) радиусов. Два идентичных тела вращения 25, являющихся половинами объемного элемента модели, устанавливаются симметрично друг другу на разных сторонах пластины и соединяются друг с другом аналогично шаровым сегментам на фиг.3а или приклеиваются к пластине 2, аналогично шаровым сегментам на фиг.3б или одинаковым частям тел другой формы на фиг.5б, фиг.6б.A volumetric element imitating an ion or atom, made in the form of a body of revolution, can also have a more complex shape. For example, the generatrix of a composite volumetric element, the upper half of which 25 is shown in Fig. 7, is curve 31 having several maxima 32 located at different distances r 1 , r 2 , r 3 from the axis of rotation (in the case illustrated in Fig. 7, this axis is oriented vertically). Each of these radii corresponds to its value of the radius of the atom (ion) imitated by this element. At the same time, the height of each of the maxima 32 can also be an informative sign, for example, as already mentioned above when revealing the essence of the utility model, to characterize the frequency of use (citation rating, link rating) for the marked radius related to one or another known atomic (ionic) system radii. Two identical bodies of revolution 25, which are half of the volumetric element of the model, are mounted symmetrically to each other on different sides of the plate and are connected to each other like spherical segments in figa or glued to the plate 2, like spherical segments in fig.3b or identical parts of the bodies of another forms on figb, figb.

Могут быть созданы, в определенном смысле, универсальные пластины, с подробной координатной сеткой, например, квадратной или сотовой шестиугольной (для гексагональных кристаллических структур), - пластины, в которых отверстия под штифты или другие средства для соединения верхних и нижних частей объемных элементов расположены периодически и с малым шагом, например, в несколько миллиметров, что соответствует нескольким сотым долям нанометра в реальной структуре. Также может быть изготовлен размерный ряд втулок, разделяющих и фиксирующих прозрачные пластины, имитирующие кристаллографические плоскости, с таким же, в несколько миллиметров, шагом. Могут быть изготовлены также объемные элементы модели, имитирующие атомы (ионы) наиболее распространенных химических элементов, или даже всех элементов Периодической системы элементов Д.И.Менделеева.In a certain sense, universal plates can be created with a detailed coordinate grid, for example, square or honeycomb hexagonal (for hexagonal crystal structures), plates in which holes for pins or other means for connecting the upper and lower parts of volume elements are located periodically and with a small step, for example, several millimeters, which corresponds to several hundredths of a nanometer in a real structure. A size range of bushings dividing and fixing transparent plates imitating crystallographic planes can also be made in the same increments of a few millimeters. Volumetric elements of the model can also be made that simulate the atoms (ions) of the most common chemical elements, or even all elements of the Periodic Table of Elements of D. I. Mendeleev.

Сборка предлагаемой модели может быть упрощена, если вместо втулок 4 (фиг.1), разделяющих и фиксирующих плоские прозрачные пластины, будут использованы выполненные в стойках пазы. При таком выполнении (фиг.8) фиксация положения прозрачных пластин 2 на стойках 33 осуществляется путем установки этих пластин в пазах 40, в которые пластины вставлены своими параллельными краями. При этом модель должна иметь, по меньшей мере, одну пару стоек (они должны быть более массивными, чем стойки 3 на фиг.1), и пазы одной стойки каждой пары должны быть выполнены симметрично пазам другой стойки. Стойки 33 установлены на основании 42. Нижние части стоек 33 образуют ножки 6. Для обеспечения точности установки пластин по горизонтали на основании может быть установлена дополнительная стойка 45 (она может и не иметь пазов), выполняющая роль упора для других краев пластин, не вводимых в пазы парных стоек 33. Благодаря наличию такого упора все пластины могут легко быть установлены друг под другом требуемым образом. Если количество пар стоек с пазами - две или более, то пазы в одной из крайних пар стоек могут быть выполнены не сквозными, а глухими с возможностью упора пластин в заднюю стенку 44 паза (см. изображенный на фиг.9 фрагмент). В этом случае в дополнительной стойке 45 нет необходимости.The assembly of the proposed model can be simplified if instead of the sleeves 4 (Fig. 1) separating and fixing flat transparent plates, grooves made in the racks will be used. With this embodiment (Fig. 8), the position of the transparent plates 2 on the posts 33 is fixed by installing these plates in the grooves 40 into which the plates are inserted with their parallel edges. In this case, the model must have at least one pair of racks (they must be more massive than the racks 3 in figure 1), and the grooves of one rack of each pair must be symmetrical with the grooves of the other rack. Racks 33 are installed on the base 42. The lower parts of the racks 33 form legs 6. To ensure the accuracy of the horizontal plate installation, an additional rack 45 can be installed on the base (it may not have grooves), which acts as a stop for other edges of the plates that are not inserted into grooves of paired racks 33. Owing to the presence of such an abutment, all plates can easily be installed under each other in the required manner. If the number of pairs of racks with grooves is two or more, then the grooves in one of the extreme pairs of racks can be made not end-to-end, but blind with the possibility of stopping the plates in the back wall 44 of the groove (see the fragment shown in Fig. 9). In this case, an additional rack 45 is not necessary.

Количество пазов может быть выполнено "с запасом", в расчете на предстоящую сборку разных моделей. Тогда модель, незначительно потеряв (или вообще не потеряв) в точности позиционирования объемных элементов, приобретет свойство мобильности элементов, многовариантность, простоту и быстроту сборки моделей различных кристаллических структур с известными или рассчитываемыми координатами объемных элементов.The number of grooves can be performed "with a margin", based on the upcoming assembly of different models. Then the model, having slightly lost (or not lost at all) in the accuracy of positioning of volume elements, will acquire the property of mobility of elements, multivariance, simplicity and speed of assembly of models of various crystal structures with known or calculated coordinates of volume elements.

При проектировании и изготовлении модели возможна ситуация, когда объемный элемент в виде шарика, имитирующий атом или ион, имеет такое значение радиуса, которое больше, чем расстояние до ближайшей пластины. Так, на фиг.10 сферические объемные элементы 1 в масштабе модели имеют радиус, не превышающий расстояние между срединными плоскостями 29 соседних пластин 2. Однако радиус объемного элемента - шарика 61, размещенного на нижней пластине 2, больше расстояния от ее срединной плоскости до срединной плоскости ближайшей расположенной выше пластины. В этом случае, в этой, ближайшей пластине, соседней с той, на которой размещают шарик 61, необходимо выполнить вспомогательное технологическое отверстие 62, в которое войдет превышающая расстояние между пластинами часть шарика 61.In the design and manufacture of the model, it is possible that a volume element in the form of a ball imitating an atom or ion has a radius value that is greater than the distance to the nearest plate. So, in Fig. 10, spherical volumetric elements 1 on the model scale have a radius not exceeding the distance between the median planes 29 of adjacent plates 2. However, the radius of the volumetric element - ball 61 located on the lower plate 2 is greater than the distance from its median plane to the median plane the nearest plate above. In this case, in this closest plate adjacent to the one on which the ball 61 is placed, it is necessary to make an auxiliary technological hole 62, which will include the part of the ball 61 exceeding the distance between the plates.

Следует заметить, что в наиболее близкой модели по патенту [7] в случае, когда размещению на вертикальном стержне шарика требуемого диаметра препятствует соседний стержень, этот, мешающий стержень, на котором установлены другие элементы, пришлось бы разрушать (или удалять, или перемещать их), или прибегать к выбору разных масштабов для размеров объемных элементов и расстояний между ними по отношению к соответствующим размерам в реальной структуре, нарушая в любом из этих случаев адекватность модели. Аналогично, устройство по предлагаемой полезной модели свободно от проблем с обеспечением приемлемой жесткости и устойчивости стержня при необходимости размещения на нем шариков существенно разных диаметров, решение которых в модели по патенту [7] тоже может привести к нарушению адекватности.It should be noted that in the closest model according to the patent [7] in the case when the adjacent rod prevents the placement of the required diameter on the vertical rod of the ball, this interfering rod, on which other elements are mounted, would have to be destroyed (either removed or moved) , or resort to the choice of different scales for the sizes of volumetric elements and the distances between them with respect to the corresponding sizes in a real structure, violating the adequacy of the model in any of these cases. Similarly, the device according to the proposed utility model is free from problems with ensuring acceptable stiffness and stability of the rod if it is necessary to place balls of significantly different diameters on it, the solution of which in the model according to the patent [7] can also lead to a violation of adequacy.

Предлагаемая модель кристаллической структуры вещества позволяет визуализировать, демонстрировать и анализировать разные кристаллические структуры, оценивать их близость или родство, возможности и формы их взаимного проникновения или замещения (как с точки зрения близости размеров атомов (ионов), так и с точки зрения мероморфных критериев - близости величин межатомных (межионных) расстояний сравниваемых кристаллических структур), осуществлять физическое моделирование новых структур.The proposed model of the crystal structure of a substance allows you to visualize, demonstrate and analyze different crystalline structures, evaluate their proximity or affinity, the possibilities and forms of their mutual penetration or substitution (both from the point of view of proximity of the sizes of atoms (ions), and from the point of view of meromorphic criteria - proximity values of interatomic (interionic) distances of compared crystalline structures), to carry out physical modeling of new structures.

Во всех описанных и иных частных случаях осуществления устройства по предлагаемой полезной модели технически эквивалентной и обеспечивающей достижение полезной моделью технического результата является замена объемных элементов (представленных телами вращения) аппроксимирующими их многогранниками, например, цилиндров - призмами, пар конусов, имеющих общее основание - парами пирамид, шаров, в том числе тех, из которых выделены шаровые сегменты, - полиэдрами (предпочтительно, правильными или полуправильными, в частности, Архимедовыми или Каталоновыми телами), и т.п. симметричными с различной степенью симметрии телами.In all the described and other special cases of the implementation of the device according to the proposed utility model technically equivalent and ensuring the achievement of a useful model of the technical result is the replacement of volumetric elements (represented by bodies of revolution) approximating their polyhedra, for example, cylinders - prisms, pairs of cones having a common base - pairs of pyramids balls, including those from which the spherical segments are isolated, with polyhedra (preferably regular or semi-regular, in particular Archimedean or Catalone bodies), etc. symmetric with varying degrees of symmetry bodies.

Конструкция, идентичная описанной выше, может быть использована и при моделировании молекул с эквивалентной, с точки зрения достигаемого технического результата, заменой признака "кристаллическая структура вещества" признаком "строение молекулы вещества", признака "кристаллографическая плоскость" признаком "выделенная плоскость в архитектуре молекулы" (например, плоскость циклического элемента в химическом соединении) и признака "элементарная ячейка" признаком "молекула".A design identical to that described above can also be used to model molecules with an equivalent, from the point of view of the achieved technical result, replacement of the sign “crystal structure of a substance” with the sign “structure of a molecule of a substance”, a sign “crystallographic plane” with a sign “distinguished plane in the architecture of the molecule” (for example, the plane of a cyclic element in a chemical compound) and the sign "unit cell" with the sign "molecule".

Источники информацииInformation sources

1. Deane К. Smith. Bibliography on Molecular and Crystal Structure Models. U.S. department of commerce. National bureau of standards. National Bureau of Standards Monograph 14. Issued May 20, 1960.1. Deane C. Smith. Bibliography on Molecular and Crystal Structure Models. U.S. department of commerce. National bureau of standards. National Bureau of Standards Monograph 14. Issued May 20, 1960.

2. Патентная заявка Японии №2005-292392, опубл. 20.10.2005.2. Japanese Patent Application No. 2005-292392, publ. 10/20/2005.

3. Патент КНР №201812427, опубл. 27.04.2011.3. Patent of the People's Republic of China No. 201812427, publ. 04/27/2011.

4. В.М.Потапов. Стереохимия. Москва, Изд. "Химия", 1988, с.10-11.4. V.M. Potapov. Stereochemistry. Moscow, ed. "Chemistry", 1988, pp. 10-11.

5. Патент Великобритании №1144851, опубл. 12.03.1969.5. British patent No. 1144851, publ. 03/12/1969.

6. Патент Японии №2642910, опубл. 20.08.1997.6. Japanese Patent No. 2642910, publ. 08/20/1997.

7. Патент США №4014110, опубл. 29.03.1977.7. US Patent No. 4014110, publ. 03/29/1977.

8. Большая советская энциклопедия, 3-е издание, М., Изд. "Советская энциклопедия", 1975, т.19, с.637.8. The Great Soviet Encyclopedia, 3rd edition, M., Ed. "Soviet Encyclopedia", 1975, v.19, p.637.

9. Л.Т.Бугаенко, С.М.Рябых, А.Л.Бугаенко. Почти полная система средних ионных кристаллографических радиусов и ее использование для определения потенциалов ионизации. Вести. Моск. Ун-та. Сер.2. Химия. 2008. Т.49. №6, с.363-384.9. L.T. Bugaenko, S.M. Ryabykh, A.L. Bugaenko. An almost complete system of average ionic crystallographic radii and its use for determining ionization potentials. News. Mosk. University. Ser. 2. Chemistry. 2008.V. 49. No. 6, p. 363-384.

10. W.L.Bragg. The structure of some crystals asindicated by their diffraction of X-rays. Proc. Royal Soc. London, A, 89, 1914, p.248.10. W. L. Bragg. The structure of some crystals asindicated by their diffraction of X-rays. Proc. Royal Soc. London, A, 89, 1914, p. 248.

11. R. D. Shannon. Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studies of Interatomic Distances in Halides and Chalcogenides. Acta Crystallographica, Section A, volume 32, number 5, 1976, p.p.751-767.11. R. D. Shannon. Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studies of Interatomic Distances in Halides and Chalcogenides. Acta Crystallographica, Section A, volume 32, number 5, 1976, p.p.751-767.

12. R.D.Shannon, C.T.Prewitt Effective ionic radii in oxides and fluorides. Acta Crystallographica Section В - Volume 25, Issue 5 - May 1969, pp.925-946.12. R. D. Shannon, C. T. Prewitt Effective ionic radii in oxides and fluorides. Acta Crystallographica Section B - Volume 25, Issue 5 - May 1969, pp. 925-946.

13. International Tables for Crystallography. Vol.A-G. Kluwer Academic Publishers, for the International Union of Crystallography, 2001-2005.13. International Tables for Crystallography. Vol.A-G. Kluwer Academic Publishers, for the International Union of Crystallography, 2001-2005.

Claims (10)

1. Модель кристаллической структуры вещества, содержащая объемные элементы в виде тел вращения, имитирующие частицы моделируемой кристаллической структуры, представляющие собой атомы или ионы, с соблюдением относительного расположения указанных объемных элементов, соответствующего относительному расположению указанных частиц, отличающаяся тем, что указанные объемные элементы размещены на нескольких параллельных друг другу плоских прозрачных пластинах постоянной толщины, установленных горизонтально одна над другой, каждый из объемных элементов имеет форму тела вращения вокруг оси, нормальной к поверхности плоской прозрачной пластины, на которой он размещен, причем он выполнен и установлен таким образом, что имеет часть, расположенную по одну сторону срединной плоскости указанной пластины, и симметричную ей часть, расположенную по другую сторону этой плоскости, при этом хотя бы на одной из указанных пластин размещены объемные элементы, имитирующие указанные частицы, расположенные в одной и той же кристаллографической плоскости кристаллической решетки моделируемой кристаллической структуры, а количество указанных пластин и размещенных на них объемных элементов таково, что совокупность последних имитирует, по меньшей мере, одну элементарную ячейку моделируемой кристаллической структуры.1. A model of the crystalline structure of a substance containing volumetric elements in the form of bodies of revolution, simulating particles of a simulated crystalline structure, representing atoms or ions, observing the relative location of these volumetric elements, corresponding to the relative location of these particles, characterized in that these volumetric elements are placed on several parallel parallel to each other flat transparent plates of constant thickness, mounted horizontally one above the other, each of of the elements has the shape of a body of revolution around an axis normal to the surface of the flat transparent plate on which it is placed, and it is made and installed in such a way that it has a part located on one side of the median plane of the specified plate and a symmetrical part located on the other side of this plane, while at least one of these plates contains volumetric elements that simulate these particles located in the same crystallographic plane of the crystal lattice crystalline structure, and the number of these plates and the volumetric elements placed on them is such that the combination of the latter imitates at least one unit cell of the simulated crystalline structure. 2. Модель по п.1, отличающаяся тем, что каждый из указанных объемных элементов выполнен в виде двух одинаковых шаровых сегментов, установленных симметрично по отношению друг к другу на обеих сторонах той из указанных пластин, на которой данный объемный элемент размещен, и обращенных своей плоской стороной к ней.2. The model according to claim 1, characterized in that each of these volumetric elements is made in the form of two identical spherical segments mounted symmetrically with respect to each other on both sides of the said plates on which this volumetric element is placed and facing its own flat side to her. 3. Модель по п.1, отличающаяся тем, что каждый из указанных объемных элементов выполнен в виде шарика, установленного в отверстии, выполненном в соответствии с размером этого шарика в той из указанных пластин, на которой данный объемный элемент размещен.3. The model according to claim 1, characterized in that each of these volumetric elements is made in the form of a ball mounted in an opening made in accordance with the size of this ball in that of said plates on which this volumetric element is placed. 4. Модель по п.1, отличающаяся тем, что каждый из указанных объемных элементов является эллипсоидом вращения, размер каждой из полуосей которого соответствует радиусу имитируемого данным объемным элементом атома или иона моделируемой кристаллической структуры по одной из систем значений таких радиусов.4. The model according to claim 1, characterized in that each of the indicated volumetric elements is an ellipsoid of revolution, the size of each of the semiaxes of which corresponds to the radius of the atom or ion of the modeled crystal structure simulated by this volumetric element according to one of the systems of values of such radii. 5. Модель по п.1, отличающаяся тем, что образующей тела вращения, в виде которого выполнен объемный элемент, является кривая с несколькими максимумами, расположенными на разных расстояниях от оси вращения, причем каждое из этих расстояний соответствует радиусу имитируемого данным объемным элементом атома или иона по одной из систем значений таких радиусов.5. The model according to claim 1, characterized in that the generatrix of the body of revolution in the form of which the volume element is made is a curve with several maxima located at different distances from the axis of rotation, each of these distances corresponding to the radius of the atom imitated by this volume element or ion in one of the systems of values of such radii. 6. Модель по п.1, отличающаяся тем, что все объемные элементы, имитирующие одинаковые частицы моделируемой кристаллической структуры, имеют одинаковую форму, иную по сравнению с объемными элементами, имитирующими другие частицы моделируемой кристаллической структуры.6. The model according to claim 1, characterized in that all volume elements that simulate the same particles of the simulated crystal structure have the same shape, different compared to volume elements that simulate other particles of the simulated crystal structure. 7. Модель по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что указанные плоские прозрачные пластины выполнены с отверстиями для вертикальных стоек, при этом соседние пластины отделены друг от друга надетыми на стойки втулками, а для исключения возможности перемещения указанных пластин относительно друг друга и стоек положение верхней и нижней пластин зафиксировано.7. A model according to any one of claims 1 to 6, characterized in that said flat transparent plates are made with holes for vertical struts, while adjacent plates are separated from each other by bushings put on the racks, and to exclude the possibility of moving these plates relative to each other and racks the position of the upper and lower plates is fixed. 8. Модель по п.7, отличающаяся тем, что указанные объемные элементы выполнены цветными, при этом все объемные элементы, имитирующие одинаковые частицы моделируемой кристаллической структуры, имеют одинаковую окраску, иную по сравнению с объемными элементами, имитирующими другие частицы моделируемой кристаллической структуры.8. The model according to claim 7, characterized in that said volumetric elements are colored, while all volumetric elements imitating the same particles of a simulated crystalline structure have the same color, different compared to volumetric elements imitating other particles of a simulated crystalline structure. 9. Модель по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что она выполнена с основанием, на котором вертикально установлены стойки, на которых указанные плоские прозрачные пластины зафиксированы посредством выполненных в указанных стойках пазов, в которые вставлены края плоских прозрачных пластин, причем указанная модель имеет, по меньшей мере, одну пару указанных стоек, между которыми установлены указанные пластины, каждая из них выполнена с двумя параллельными друг другу краями, а пазы в двух стойках каждой такой пары выполнены симметрично по отношению друг к другу.9. The model according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is made with a base on which racks are vertically mounted, on which said flat transparent plates are fixed by means of grooves made in said racks, into which the edges of flat transparent plates are inserted, wherein said model has at least one pair of said racks, between which said plates are installed, each of them is made with two edges parallel to each other, and the grooves in two racks of each such pair are made symmetrically with respect to to each other. 10. Модель по п.9, отличающаяся тем, что указанные объемные элементы выполнены цветными, при этом все объемные элементы, имитирующие одинаковые частицы моделируемой кристаллической структуры, имеют одинаковую окраску, иную по сравнению с объемными элементами, имитирующими другие частицы моделируемой кристаллической структуры.
Figure 00000001
10. The model according to claim 9, characterized in that said volumetric elements are colored, while all volumetric elements imitating the same particles of a simulated crystalline structure have the same color, different compared to volumetric elements imitating other particles of a simulated crystalline structure.
Figure 00000001
RU2012115768/12U 2012-04-20 2012-04-20 FLOOR NANO-SCALE MODEL OF CRYSTAL STRUCTURE OF SUBSTANCE RU119504U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012115768/12U RU119504U1 (en) 2012-04-20 2012-04-20 FLOOR NANO-SCALE MODEL OF CRYSTAL STRUCTURE OF SUBSTANCE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012115768/12U RU119504U1 (en) 2012-04-20 2012-04-20 FLOOR NANO-SCALE MODEL OF CRYSTAL STRUCTURE OF SUBSTANCE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU119504U1 true RU119504U1 (en) 2012-08-20

Family

ID=46937157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012115768/12U RU119504U1 (en) 2012-04-20 2012-04-20 FLOOR NANO-SCALE MODEL OF CRYSTAL STRUCTURE OF SUBSTANCE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU119504U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2597295C1 (en) * 2015-08-24 2016-09-10 Сергей Васильевич Пантюхов Kit for nano-scale simulation of crystalline structures to produce models of open type (versions)
RU2602961C1 (en) * 2015-08-24 2016-11-20 Сергей Васильевич Пантюхов Element of simulating atom or ion or group of atoms or ions, for model of atomic-molecular structure of open type

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2597295C1 (en) * 2015-08-24 2016-09-10 Сергей Васильевич Пантюхов Kit for nano-scale simulation of crystalline structures to produce models of open type (versions)
RU2602961C1 (en) * 2015-08-24 2016-11-20 Сергей Васильевич Пантюхов Element of simulating atom or ion or group of atoms or ions, for model of atomic-molecular structure of open type
WO2017034439A1 (en) * 2015-08-24 2017-03-02 Сергей Васильевич ПАНТЮХОВ Set for the nano-scale modelling of crystal structures to produce open-type models

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU119504U1 (en) FLOOR NANO-SCALE MODEL OF CRYSTAL STRUCTURE OF SUBSTANCE
RU2494466C1 (en) Nano-scale model of crystal structure of matter
RU2494467C1 (en) Nanoscale model of crystal structure of matter
RU119505U1 (en) FLOOR NANO-SCALE MODEL OF CRYSTAL STRUCTURE OF SUBSTANCE
US4014110A (en) Crystal structure model
CN202584539U (en) Stratigraphic sequence demonstration and teaching model
RU2597295C1 (en) Kit for nano-scale simulation of crystalline structures to produce models of open type (versions)
CN214847386U (en) Back-flushing type earthquake generation simulator
Blythe On models of cubic surfaces
Skinner Key to the Hebrew-Egyptian Mystery in the Source of Measures
RU2602961C1 (en) Element of simulating atom or ion or group of atoms or ions, for model of atomic-molecular structure of open type
CN206210227U (en) A kind of multifunctional optical demonstration teaching aid
Kuiper The dry-erase cube: making three-dimensional visualization easy
US2907122A (en) Chemical process layout
US8347535B2 (en) Display and method of making thereof
ES1079855U (en) Model terr¿queo balloon with free pressure movement (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
King-Domínguez et al. Desertion and graduation. Measuring the efficiency of state universities in Chile.
RU168645U1 (en) PROJECTION DEVICE FOR DISPLAYING ELEMENTS OF DEPOSITION OF SURFACES OF GEOLOGICAL BODIES
CN213635001U (en) Differential self-rotating first important limit demonstration instrument
Rocha et al. 3D modeling mechanisms for educational resources in medical and health area
Saleri Urban and architectural 3D fast processing
CN101103270A (en) Analytical method and apparatus
RU160297U1 (en) TRAINING MODEL FOR WORKING WITH THE GEOLOGICAL COMPASS
RU115462U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING AND FIXING VISIBLE PERSPECTIVE DISTORTIONS OF OBJECT LINES IN THREE-DIMENSIONAL SPACE WHEN CARRYING THEM TO A TWO-DIMENSIONAL PLANE
Ermolli Interview with Michelangelo Russo

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190421