Stel je voor dat je een materiaalwetenschapper bent op zoek naar een nieuw materiaal met specifieke optische of elektronische eigenschappen.Dit zou duizenden onderzoeksartikelen doorzoeken of uitgebreide laboratorium experimenten uitvoerenMaar wat als er een uitgebreide databank bestond die geverifieerde computationele gegevens over materialen bevat, inclusief kristalstructuren, elektronische eigenschappen en optische eigenschappen?Het Materiaalproject is precies zo'n platform.Dit artikel gaat in op een case study uit de databank: orthorombisch bariumchloride (BaCl2).
BaCl2: Een veelzijdige chemische verbinding
Bariumchloride (BaCl2) is een chemische verbinding die veel wordt gebruikt in zowel laboratorium- als industriële omgevingen.MaterialenwetenschappenHet BaCl2 dient als voorloper voor de synthese van andere barium-gebaseerde verbindingen.
BaCl2 in de Materials Project Database
De Materials Project database (entry ID: mp-23199) biedt gedetailleerde rekengegevens over BaCl2, inclusief zijn kristallenstructuur, elektronische eigenschappen en optisch gedrag.We analyseren de belangrijkste kenmerken van deze post..
1. Kristallenstructuur
Bij standaardomstandigheden heeft BaCl2 een orthorombische kristallenstructuur met ruimtegroepPnma(62) Deze structuur bestaat uit drie elkaar loodrecht liggende assen (a, b, c) en specifieke symmetrieoperaties.
- a.= 4,77 Å
- b.= 7,92 Å
- c.= 9,52 Å
- Hoeken (α, β, γ) = 90°
- Volume = 359,81 Å3
De databank bevat ook de fractionele coördinaten van atomen in de cel:
Barium (Ba):4c Wyckoff positie bij (1⁄4, 0.248672, 0,882972)
Chloor (Cl):Twee 4c posities op (1⁄4, 0.028387, 0,170834) en (3⁄4, 0.356327, 0,070447)
De coördinaten beschrijven de relatieve plaats van elk atoom binnen de eenheidscelle.
2- Kristallografische details.
- Kristalsysteem: Orthorombisch
- Symbool van de ruimtegroep:Pnma
- Puntgroep:- Ik weet het niet.
- Dichtheid: 3,84 g/cm3
- Oxidatie: Ba2+, Cl−
3Coördinatie Omgeving
Bariumionen in BaCl2 worden gecoördineerd door negen chlooratomen, waardoor een drie vierkant geopend trigonaal prisma (TPRS-9 geometrie) wordt gevormd.123 geeft een nauwe lijn aan met een ideaal veelvlak.
4Elektronische en optische eigenschappen
- Bandstructuur:Visualisaties laten elektronenenergieverdelingen zien, die de geleidbaarheid en lichtabsorptie bepalen.
- Bandgap:De door de GGA berekende bandgap bepaalt de energiedrempel voor elektronische overgangen en beïnvloedt het optische absorptiebereik.
- Optische metrics:Absorptiecoëfficiënten, dielectrische functies en reflectiviteitsgegevens voorspellen interactie met elektromagnetische straling.
5. Vervoer eigenschappen
Effectieve massa's van elektronen en gaten kwantificeren de mobiliteit van de ladingdrager, waarbij lagere waarden een betere geleidbaarheid aangeven.
6. Aanvullende metrics
- Energie boven de convexe romp (synthetische stabiliteit)
- Voorspelbaar smeltpunt
- Synthese status (experimenteel geverifieerd of voorspeld)
De waarde van het materiaalproject
Dit platform stelt onderzoekers in staat:
- Versnelling van het zoeken naar materiaal door middel van gecentraliseerde gegevens
- Het mogelijk maken van voorspellingen van eigenschappen om experimenten te leiden
- Vergemakkelijking van de ontdekking van nieuwe materialen door middel van computationele screening
Conclusies
Het Materials Project toont aan hoe computationele materiaalwetenschappelijke onderzoeksworkflows kunnen worden getransformeerd.Wetenschappers verkrijgen inzichten die anders uitgebreide experimenten vereisenDeze casestudy benadrukt de rol van de databank bij het bevorderen van materiaalinnovatie.