O problema da relação entre a estrutura dos materiais e suas propriedades físicas é um dos problemas globais da atualidade. Por muitos anos, pesquisadores da Faculdade de Física da Universidade Lobachevsky têm trabalhado para resolvê-lo. Em particular, estudos sistemáticos experimentais e teóricos das estruturas atômicas de cristais de vários materiais são conduzidos no Departamento de Cristalografia e Física Experimental da UNN.

A abordagem tradicional para descrever a estrutura atômica de um cristal é usar o método poliédrico baseado na descrição do modelo de um cristal por meio de poliedros de coordenação (poliedros construídos sobre átomos como vértices). Uma contribuição importante para o desenvolvimento deste método foi feita pelo Acadêmico N.V. Belov, o criador da pesquisa cristalográfica na Faculdade de Física da UNN. O método poliédrico simplifica muito a análise cristaloquímica de estruturas atômicas complexas. A estrutura cristalina como um todo é representada na forma de um sistema espacialmente ordenado de poliedros de coordenação, portanto, uma transição é realizada de um átomo para uma unidade estrutural maior, o poliedro de coordenação. Por outro lado, a análise dos poliedros de coordenação individual torna possível determinar a simetria do ambiente de um átomo particular, sua energia e estado químico.

Em cristais reais, poliedros de coordenação muitas vezes têm uma forma distorcida, isso é, eles diferem de poliedros ideais. A presença de distorção do poliedro de coordenação e sua magnitude se devem a uma variedade de fatores, incluindo o estado de energia do átomo central, as características químicas e físicas do ambiente do átomo central, as tensões mecânicas decorrentes da estrutura atômica do cristal, e muitos mais. Alguns tipos de distorção de poliedros de coordenação afetam significativamente as propriedades físicas dos materiais. Por exemplo, distorção do poliedro de coordenação de um íon ativador em um cristal de laser pode levar a uma divisão Stark de termos de elétrons, o que frequentemente resulta em ampliação do espectro de emissão. Assim, o problema surge em dar uma estimativa quantitativa da distorção em um poliedro de coordenação real.

O professor associado Nikolai Somov e o professor assistente Pavel Andreev do Departamento de Cristalografia e Física Experimental da Universidade Estadual de Lobachevsky de Nizhny Novgorod propuseram uma nova abordagem para estimar o grau de similaridade de um poliedro de coordenação com um determinado poliedro de referência. O grau de similaridade de um poliedro de coordenação é um valor escalar estritamente igual à unidade se o poliedro de coordenação for semelhante ao poliedro de referência; em outros casos, leva valores de zero a um. O método proposto é implementado na forma de um programa de computador disponível gratuitamente (http://phys.unn.ru/ps/).

O método para estimativa quantitativa do grau de similaridade de poliedros de coordenação foi testado em mais de 400 estruturas cristalinas de compostos organometálicos de antimônio pentavalente e bismuto. Foi demonstrado que a abordagem proposta é consistente com um dos principais teoremas da química cristalina estrutural, e as vantagens da nova abordagem foram demonstradas usando exemplos concretos.