Glass Physics and ChemistryGlass Physics and ChemistryФизика и химия стекла0132-66513034-6134The Russian Academy of Sciences69666110.7868/S3034613425040016ArticlesСтатьиResearch ArticleКластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K3, K5, и K6 для самосборки кристаллических структур Yb4Ni6Al23-mS66 и U4Ni5Al18-mS54Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K3, K5, и K6 для самосборки кристаллических структур Yb4Ni6Al23-mS66 и U4Ni5Al18-mS54IlyushinG. D.ИлюшинГ. Д.gdilyushin@gmail.comKurchatov Complex of Crystallography and Photonics (KKCiP) – National Research Center ‘Kurchatov Institute’Курчатовский комплекс кристаллографии и фотоники (КККиФ) – НИЦ “Курчатовский институт”15102025514VOL 51, NO4 (2025)ТОМ 51, №4 (2025)37338320112025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://jdigitaldiagnostics.com/0132-6651/article/view/696661

С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур Yb4Ni6Al23-mS66 (a = 15.834 Å, b = 4.069 Å, c = 18.180 Å, V = 1079.47 Å3, β = 112.84 °, C2/m, (no. 12) и U4Ni5Al18-mS54 (a = 15.547 Å, b = 4.061 Å, c = 16.458 Å, β = 120.00°, V = 899.89 Å3, Cm (no. 8). Для Y4Ni6Al23-mS66 установлены 85 вариантов выделения кластерных структур с числом кластеров N = 3 (6 вариантов), N = 4 (54 варианта) и N = 5 (25 вариантов). Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием кластеров: K6(–1) = 0@6(Yb2Ni2Al2) и K6 = 0@6(Al2NiAlAl2), K4 = @4(YbNiAl2) в виде тетраэдра, K3 = 0@3 (Al3) в виде трех колец и атомов-спейсеров Al. Для U4Ni5Al18-mS54 установлены 1023 варианта выделения кластерных структур с числом кластеров N = 4 (88 вариантов), N = 5 (485 варианта), N = 6 (442 варианта). Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием кластеров: K6a = 0@6(UNiAl5), K6b = 0@6(UNiAl5), K6c = 0@6(U2Al2Ni2) в виде сдвоенных тетраэдров, кластеров K3 = 0@3(NiAl2) и атомов-спейсеров Ni5, Al3, Al4. Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D-структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → каркас.

С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур Yb4Ni6Al23-mS66 (a = 15.834 Å, b = 4.069 Å, c = 18.180 Å, V = 1079.47 Å3, β = 112.84 °, C2/m, (no. 12) и U4Ni5Al18-mS54 (a = 15.547 Å, b = 4.061 Å, c = 16.458 Å, β = 120.00°, V = 899.89 Å3, Cm (no. 8). Для Y4Ni6Al23-mS66 установлены 85 вариантов выделения кластерных структур с числом кластеров N = 3 (6 вариантов), N = 4 (54 варианта) и N = 5 (25 вариантов). Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием кластеров: K6(–1) = 0@6(Yb2Ni2Al2) и K6 = 0@6(Al2NiAlAl2), K4 = @4(YbNiAl2) в виде тетраэдра, K3 = 0@3 (Al3) в виде трех колец и атомов-спейсеров Al. Для U4Ni5Al18-mS54 установлены 1023 варианта выделения кластерных структур с числом кластеров N = 4 (88 вариантов), N = 5 (485 варианта), N = 6 (442 варианта). Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием кластеров: K6a = 0@6(UNiAl5), K6b = 0@6(UNiAl5), K6c = 0@6(U2Al2Ni2) в виде сдвоенных тетраэдров, кластеров K3 = 0@3(NiAl2) и атомов-спейсеров Ni5, Al3, Al4. Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D-структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → каркас.

Yb4Ni6Al23-mS66U4Ni5Al18-mS54кластерные прекурсоры K3K4и K6самосборка кристаллической структурыМоделирование самосборки кристаллических структур выполнено при поддержке Минобрнауки РФ в рамках выполнения работ по государственному заданию. Кластерный анализ выполнен при поддержке Российского научного фонда (РНФ № 21-73-30019-П).Inorganic crystal structure database (ICSD). Fachinformationszentrum Karlsruhe (FIZ), Germany and US National Institute of Standard and Technology (NIST), USA.Pearson’s Crystal Data-Crystal Structure Database for Inorganic Compounds (PCDIC) ASM International: Materials Park, OH.Blatov V.A., Shevchenko A.P., Proserpio D.M. Applied topological analysis of crystal structures with the program package ToposPro Cryst. //Growth Des. 2014. V. 14. P. 3576–3586. https://topospro.com/Manyako M.B., Yanson T.I., Bodak O.I., Cerny R., Yvon K. Crystal structure of ytterbium nickel aluminium, Yb4Ni6Al23. // Zeitschrift für Kristallographie – Crystalline Materials. 1996. V. 211. P. 219.Gladyshevskii R.E., Parthe E. Structure of monoclinic Y4Ni6Al23. //Acta Cryst. 1992. C. 48. P. 232–236.Delsante S., Borzone G. The Gd-Ni-Al system: Phase formation and isothermal sections at 500 °C and 800 °C. // Intermetallics. 2014. V. 45 (1–2). P. 71–79.Delsante S., Parodi N., Novakovic R. Borzone G. Phase Relations of the Sm–Ni–Al Ternary System at 800 °C in the 30–100 at. % Al Region. //J. Phase Equilib. Diffus. 2024. V. 45. P. 639–652.Gout D., Benbow E., Gourdon O., Miller G.J. Crystallographic, electronic and magnetic studies of Ce4Ni6Al23: a new ternary intermetallic compound in the cerium–nickel–aluminum phase diagram. // Journal of Solid State Chemistry. 2003. V. 174 (2). P. 471–481.Grin' Yu., Rogl P., Aksel'rud L.G., Pertlik F. X-Ray studies in the systems ZrNi5–xOx and UNi5–xAlx // Journal of the Less Common Metals. 1973. V. 33. No 3. P. 321–325.Shevchenko V.Ya., Ilyushin G.D. Cluster Self-Organization of Intermetallic Systems: Cluster-Precursors K13, K11, K4, and K3 for the Self-Assembly of Crystal Structures Ce56Ni24Si44-mS124 and Ba10La2Si12-aP48. // Glass Physics and Chemistry. 2024. V. 50. No 1. P. 1–9.Shevchenko V.Ya., Ilyushin G.D. Cluster Self-Organization of Intermetallic Systems: Clusters-Precursors K3, K4, and K6 for the Self-Assembly of RbNa8Ga3As6-oP72, Sr2Ca4In3Ge6-oP56, and Sr8Li4In4Ge8-oP24 Crystal Structures. // Glass Physics and Chemistry. 2024. V. 50. No 2. P. 87–100.Shevchenko V.Ya., Ilyushin G.D. Cluster Self-Organization of Intermetallic Systems: K3, K4, and K6 Clusters-Precursors for the Self-Assembly of Li28Cu4Si8-oP40, La12Rh12Al16-oP40, and Ca8Pt12Sn20-oP40 // Glass Physics and Chemistry. 2025. V. 51. No 1. P. 1–14.Shevchenko V.Ya., Ilyushin G.D. Cluster Self-Organization of Intermetallic Systems: K3, K4, and K6 Clusters-Precursors for the Self-Assembly of Y8Rh12Sn20-oS40, Lu16Zn20Ge24-oS60, and Ba8Ir16In52-oS76 Crystal Structures. // Glass Physics and Chemistry. 2025. V. 51. No 1. P. 15–23.