Информационная система "Конференции"

Тезисы докладов

Научно-инновационный конкурс «У.М.Н.И.К.»

Интерактивная система обучения (ИСО) "Кристалл" [1] - учебное пособие и справочник по минералогии и кристаллографии, разработанный в Новосибирском государственном университете (НГУ). Это единственная русскоязычная информационная система, предоставляющая не только справочный материал по кристаллографии, кристаллохимии и минералогии, но и имеющая дополнительные приложения, позволяющие в интерактивном режиме изучать геометрию различных кристаллов, оптические свойства их тонких срезов. Для этого в ИСО "Кристалл" имеется огромная база данных по свойствам кристаллов различных минералов, содержащая информацию об элементарных ячейках, геометрии кристаллов, физических и химических свойствах.

В настоящее время большая часть информации, размещенной в ИСО "Кристалл", посвящена одиночным кристаллам, однако чаще встречаются более сложные структуры, состоящие из множества кристаллов - кристаллические агрегаты. Следует отметить, что в аналогичных зарубежных информационных системах, например, Минералогический справочник Джолиана Ральфа (http://mindat.org) или Минералогические базы данных http://webmineral.com/, http://www.mindat.org, также уделяется внимание в основном одиночным кристаллам. Во всех приведенных системах, в том числе в ИСО "Кристалл", единственной информацией об агрегатах является описание законов двойникования кристаллов разного типа, которые обычно иллюстрируются только изображениями внешней формы.

Несмотря на то, что наиболее востребованными в промышленности являются монокристаллы, большинство кристаллов представляют собой кристаллические агрегаты (сростки, двойники и т.д.), которые отбраковываются в силу сложной структуры. Область их применения, на настоящий момент ограниченная производством солнечных энергетических элементов, может стать более широкой с развитием математических и компьютерных моделей, позволяющих предсказывать свойства и анализировать внутреннюю структуру в зависимости от условий роста. Исследование влияния условий роста на основе помощью реальных экспериментов является слишком дорогостоящим, а в случае естественного роста - не представляется возможным. Поэтому единственный способ решения проблемы - компьютерное моделирование процесса образования кристаллических агрегатов и способов их анализа.

Цель работы:
Представленная работа направлена на создание программного комплекса в рамках ИСО "Кристалл", который позволил бы моделировать изменения внутренней структуры кристаллических агрегатов в зависимости от условий роста, а также позволял бы получать изображения тонких срезов агрегатов в поляризованном свете.
Основная задача - предоставить аппарат, позволяющий предсказывать внешнюю форму, структуру и свойства кристаллического агрегата, выращенного из определенного набора кристаллов-затравок в определенных условиях, а также позволяющий рассчитать изображения для сравнения результатов моделирования с реальными изображениями кристаллических агрегатов, наблюдаемыми с помощью петрографического микроскопа.

Данный программный комплекс ориентирован на:
- Преподавателей и студентов геолого-минералогических специальностей для использования в курсах кристаллографии, минералогии, теории роста кристаллов и т.д.
- Специалистов в области роста кристаллов, нелинейной лазерной оптики.
- А также просто коллекционеров, школьников и других лиц, интересующихся кристаллами.

Содержание работы:
Предложенный проект предполагается разбить на две основные части:
1. разработка компьютерной модели процесса роста кристаллических агрегатов.
2. разработка компьютерной модели оптических явлений в тонких срезах агрегатов, наблюдаемых в поляризованном свете (компьютерная модель петрографического микроскопа).

Имеющийся задел:

В 2005-2007 году для ИСО "Кристалл" была разработана ограниченная компьютерная модель петрографического микроскопа, который является основным средством анализа кристаллов на основе их оптических свойств [2]. Данная модель была предназначена для работы только с одиночными кристаллами и не учитывала оптических эффектов, возникающих на границах между кристаллами.

С 2007 года ведется разработка геометрической модели роста кристаллических агрегатов в идеальных стационарных условиях [3, 4]. К настоящему моменту она позволяет определить не только внешнюю форму агрегата в процессе роста, но и внутреннюю структуру.

На настоящий момент известно множество моделей роста одиночного кристалла [5], рассматривающих процесс кристаллизации на различных масштабах времени и пространства. Большинство из них не применимо для моделирования более сложных структур. Также известны модели изменения внешней формы кристаллических агрегатов для отдельных случаев, например [6], двумерные модели образования сростков кристаллов [7], но они не предназначены для моделирования внутренней структуры. Поэтому разрабатываемая нами модель является уникальной, а предложенный программный комплекс на данный момент не имеет мировых аналогов.

В дальнейшем планируется развить имеющуюся модель для того, чтобы учесть переменные условия роста, что позволит приблизить модель к реальному процессу образования кристаллических агрегатов

Литература
1. Интерактивная система обучения "Кристалл". http://ggd.nsu.ru/Crystal
2. В.А. Дебелов, А.Ю. Рубцова (Бреднихина), С.З. Смирнов. Компьютерная модель петрографического микроскопа // Труды XVI Международной конференции по компьютерной графике и ее приложениям Графикон-2006. Новосибирск-2006. С. 293-297.
3. A.Yu. Brednikhina, V.A. Debelov. Geometric model of crystal growth on a flat substrate // Program Volume of the 4th Asian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology. Tohoku University, Sendai, Japan - 2008. C. 87.
4. Anna Brednikhina, Victor A. Debelov. On a geometric model of crystal growth on a flat substrate // Journal of Crystal Growth. Изд-во Elsevier. doi:10.1016/j.jcrysgro.2008.09.086 (в печати).
5. Muller-Krumbhaar, Yu. Saito. Crystal Growth and Solidification / Surfactant Science Series, volume 89. CRC Press - 2000. ISBN 0824703235. С. 853-854.
6. Shape 7.2 http://www.shapesoftware.com/.
7. Гаврюшкин П.Н., Томас В.Г. Явления геометрического отбора при регенерации кристаллов. // Тезисы докладов II международной конференции "Кристаллогенезис и минералогия", С.-Петербург, 2007, C. 10-12.

Дополнительные материалы:

Полный текст доклада

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2000, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2000, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск
    Дата последней модификации: 06-Jul-2012 (11:48:14)