Bayangkan menjadi seorang ilmuwan material yang mencari material baru dengan sifat optik atau elektronik tertentu. Secara tradisional, ini akan melibatkan penyaringan ribuan makalah penelitian atau melakukan eksperimen laboratorium yang ekstensif. Tetapi bagaimana jika ada database komprehensif yang menyediakan data komputasi terverifikasi tentang material—termasuk struktur kristal, sifat elektronik, dan karakteristik optik? Proyek Material adalah platform yang tepat, yang menawarkan peneliti alat yang ampuh untuk mempercepat penemuan. Artikel ini membahas studi kasus dari database: barium klorida ortorombik (BaCl₂).
BaCl₂: Senyawa Kimia Serbaguna
Barium klorida (BaCl₂) adalah senyawa kimia yang banyak digunakan baik di laboratorium maupun di lingkungan industri. Muncul sebagai kristal tak berwarna, sangat larut dalam air, dan menunjukkan toksisitas sedang. Dalam ilmu material, BaCl₂ berfungsi sebagai prekursor untuk mensintesis senyawa berbasis barium lainnya. Struktur kristal dan sifat optiknya yang unik juga menjadikannya subjek minat penelitian intrinsik.
BaCl₂ dalam Database Proyek Material
Database Proyek Material (ID entri: mp-23199) menyediakan data komputasi terperinci tentang BaCl₂, termasuk struktur kristalnya, sifat elektronik, dan perilaku optik. Di bawah ini, kami menganalisis fitur-fitur utama dari entri ini.
1. Struktur Kristal
Pada kondisi standar, BaCl₂ mengadopsi struktur kristal ortorombik dengan grup ruang Pnma (62). Struktur ini menampilkan tiga sumbu yang saling tegak lurus (a, b, c) dan operasi simetri tertentu. Parameter sel satuan adalah:
- a = 4.77 Å
- b = 7.92 Å
- c = 9.52 Å
- Sudut (α, β, γ) = 90°
- Volume = 359.81 ų
Database juga menyediakan koordinat fraksional untuk atom di dalam sel satuan:
Barium (Ba):
Posisi 4c Wyckoff pada (¼, 0.248672, 0.882972)
Klorin (Cl):
Dua posisi 4c pada (¼, 0.028387, 0.170834) dan (¾, 0.356327, 0.070447)
Posisi Wyckoff menunjukkan situs atom yang setara simetri. Koordinat menggambarkan lokasi relatif setiap atom di dalam sel satuan—misalnya, barium berada pada seperempat panjang sumbu-a.
2. Detail Kristalografi
- Sistem kristal: Ortorombik
- Simbol grup ruang: Pnma
- Grup titik: mmm
- Kepadatan: 3.84 g/cm³
- Keadaan oksidasi: Ba²⁺, Cl⁻
3. Lingkungan Koordinasi
Ion barium dalam BaCl₂ dikoordinasikan oleh sembilan atom klorin, membentuk prisma trigonal yang ditutupi tiga sisi persegi (geometri TPRS-9). Pengukuran simetri kontinu (CSM) sebesar 1.123 menunjukkan keselarasan yang dekat dengan polihedron ideal.
4. Sifat Elektronik dan Optik
- Struktur pita: Visualisasi menunjukkan distribusi energi elektron, menginformasikan konduktivitas dan penyerapan cahaya.
- Celah pita: Celah pita yang dihitung GGA menentukan ambang energi untuk transisi elektronik, yang memengaruhi rentang penyerapan optik.
- Metrik optik: Koefisien penyerapan, fungsi dielektrik, dan data reflektifitas memprediksi interaksi dengan radiasi elektromagnetik.
5. Sifat Transportasi
Massa efektif elektron dan lubang mengukur mobilitas pembawa muatan, dengan nilai yang lebih rendah menunjukkan konduktivitas yang lebih baik.
6. Metrik Tambahan
- Energi di atas cangkang konveks (stabilitas sintetis)
- Titik leleh yang diprediksi
- Status sintesis (terverifikasi secara eksperimen atau diprediksi)
Nilai Proyek Material
Platform ini memberdayakan peneliti dengan:
- Mempercepat pencarian material melalui data terpusat
- Memungkinkan prediksi properti untuk memandu eksperimen
- Memfasilitasi penemuan material baru melalui penyaringan komputasi
Kesimpulan
Proyek Material mencontohkan bagaimana ilmu material komputasi dapat mengubah alur kerja penelitian. Dengan menganalisis profil struktural dan elektronik BaCl₂, para ilmuwan mendapatkan wawasan yang jika tidak akan membutuhkan eksperimen yang ekstensif. Studi kasus ini menggarisbawahi peran database dalam memajukan inovasi material.