Морские информационно-управляющие системы Май 2015, № 7 | Página 79
Фурье-преобразования дифракционной картины, а самим
дифракционным картинам не уделялось непосредственное
внимание. В то же время известно, что Фурье-преобразование дифракционных картин вносит ряд математических
ошибок в функцию распределения атомов вследствие обрыва дифракционной информации со стороны больших
и малых углов рассеяния [14], некорректности нормировки
дифракционных картин [15], неверного выбора шага интегрирования [14] и т. п. В связи с этим, по нашему мнению, следует по возможности более полно извлекать структурную
информацию об изучаемом веществе непосредственно
из дифракционной картины, то есть из первых принципов.
Как правило, обсуждение полученных результатов при
изучении структуры воды выполняется путем сравнения
экспериментальных данных по радиальному распределению с теоретическими результатами, полученными путем
моделирования.
В частности, в работах [15, 16, 17] реализованы расчеты дифракционных картин по конкретной модели
пространственного строения. Дифракционные картины
рассчитываются для случая независимо дифрагирующих
друг от друга структурных единиц, другими словами, молекулярных образований, состоящих из N атомов. Такие
образования могут быть различны как по величине, так
и по форме. Возможно сравнение рассчитанных дифракционных картин от наночастиц, отличающихся по количеству атомов в них, с целью установления изменения
дифракционной картины с увеличением или уменьшением размеров частицы. Координаты атомов поли и
нанокристаллов льда различной протяженности в пространстве рассчитывались на компьютере [5] трансляцией
элементарной ячейки в 3-мерном пространстве, согласно
известным для поликристаллического состояния параметрам элементарных ячеек [12], координатам атомов в них,
а также пространственным группам симметрии [11].
На рисунке 8 сопоставлена интерференционная часть
дифракционных картин, полученных в результате расчета
для выделенных фрагментов – тетраэдров (кривые 2–4),
гексагонов (5–8) и штрих-рентгенограммы гексагонального льда (9) с экспериментальной кривой интенсивности
для жидкой воды. Первый максимум (головное отражение
воды) на теоретических кривых по месторасположению
не совпадает с максимумом на экспериментальной кривой,
а находится в малоугловой области рассеяния. Второй максимум (плечо на головном максимуме со стороны больших
дифракционных углов) сдвинут в область больших углов
и более интенсивен по сравнению со вторым максимумом
воды. Последующие максимумы также не имели должного
соответствия с экспериментальной дифракционной картиной воды. В то же время теоретические кривые интенсивности для молекулярных образований, построенных
на основе структуры гексагонального льда, хорошо согласуются со штрих-рентгенограммой последующего (рис. 8,
кривая 9). При этом чем больших р азмеров берется нано-
i (s)
0,8
0,6
0,4
0,2
4
0
3
0
2
0
1
0
5
0
-0,2
–а
–б
–в
-0,4
-0,5
-0,6
-1,0
0
1
2
3
4
5
6
S, Å-1
7
8
9
10
Рис. 9. Дифракционные составляющие картины вод:
1 – экспериметальная; 2 – рассчитанная внутримолекулярная составляющая; 3 – выделенная из
эксперимента межмолекулярная составляющая; 4 –
рассчитанная по модели твердых сфер в приближении
Поркуса-Йевика [16, 17] межмолекулярная составляющая; 5 – суммарные теоретические, рассчитанные
при различной ориентации тетраэдров
кристалл, тем отчетливее проявляются детали дифракционной картины гексагонального льда (лед Ih).
Обращает на себя внимание тот факт, что экспериментальная одномерная дифракционная картина жидкой воды
имеет «синусоидальный» характер, начиная с s≈2,5Å-1.
No. 1 (7) / 2015, Морские информационно-управляющие системы
77