Immaginate di essere uno scienziato dei materiali alla ricerca di un nuovo materiale con specifiche proprietà ottiche o elettroniche.Questo richiederebbe di setacciare migliaia di articoli di ricerca o di condurre ampi esperimenti di laboratorioMa se esistesse un database completo che fornisca dati computazionali verificati sui materiali, comprese le strutture cristalline, le proprietà elettroniche e le caratteristiche ottiche?Il Progetto Materiali è proprio una piattaforma di questo tipo.In questo articolo si approfondisce uno studio di caso della banca dati: il cloruro di bario ortorombico (BaCl2).
BaCl2: composto chimico versatile
Il cloruro di bario (BaCl2) è un composto chimico ampiamente utilizzato in ambienti sia di laboratorio che industriali.In scienze dei materiali, BaCl2 funge da precursore per la sintesi di altri composti a base di bario.
BaCl2 nel database del progetto materiali
Il database del progetto Materials (ID di ingresso: mp-23199) fornisce dati computazionali dettagliati su BaCl2, compresa la sua struttura cristallina, proprietà elettroniche e comportamento ottico.analizziamo le caratteristiche chiave di questa voce.
1Struttura cristallina
In condizioni standard, BaCl2 adotta una struttura cristallina ortorombica con gruppo spazialePnma(62) Questa struttura è caratterizzata da tre assi reciprocamente perpendicolari (a, b, c) e da operazioni di simmetria specifiche.
- a)= 4,77 Å
- b= 7,92 Å
- c= 9,52 Å
- Angoli (α, β, γ) = 90°
- Volume = 359,81 Å3
Il database fornisce anche coordinate frazionarie per gli atomi all'interno della cella unitaria:
Bario (Ba):4c Posizione Wyckoff a (1⁄4, 0.248672, 0,882972)
Cloruro (Cl):Due posizioni 4c a (1⁄4, 0.028387, 0,170834) e (3⁄4, 0.356327, 0,070447)
Le coordinate descrivono la posizione relativa di ciascun atomo all'interno della cella unitaria, ad esempio il bario risiede a un quarto della lunghezza dell'asse.
2Dettagli cristallografici
- Sistema cristallino: ortorombico
- Simbolo del gruppo spaziale:Pnma
- Gruppo di punti:- Sì, sì.
- Densità: 3,84 g/cm3
- Stati di ossidazione: Ba2+, Cl−
3. ambiente di coordinamento
Gli ioni di bario in BaCl2 sono coordinati da nove atomi di cloro, formando un prisma trigonale a tre facce quadrate (geometria TPRS-9).123 indica uno stretto allineamento con un poliedro ideale.
4Proprietà elettroniche e ottiche
- Struttura della banda:Le visualizzazioni mostrano le distribuzioni di energia elettronica, informando la conducibilità e l'assorbimento della luce.
- Bandgap:Il bandgap calcolato da GGA determina la soglia di energia per le transizioni elettroniche, influenzando le gamme di assorbimento ottico.
- Metrica ottica:I coefficienti di assorbimento, le funzioni dielettriche e i dati di riflettività prevedono l'interazione con le radiazioni elettromagnetiche.
5. Proprietà dei trasporti
Le masse effettive degli elettroni e dei fori quantificano la mobilità del vettore di carica, con valori più bassi che indicano una migliore conducibilità.
6Metrici aggiuntive
- Energia sopra lo scafo convesso (stabilità sintetica)
- Punto di fusione previsto
- Lo stato di sintesi (verificato o previsto sperimentalmente)
Il valore del progetto di materiali
Questa piattaforma consente ai ricercatori di:
- Accelerazione delle ricerche di materiale attraverso dati centralizzati
- Permettere alle previsioni delle proprietà di guidare gli esperimenti
- Facilitare la scoperta di nuovi materiali attraverso lo screening computazionale
Conclusioni
Il progetto Materials illustra come la scienza dei materiali computazionale possa trasformare i flussi di lavoro della ricerca.gli scienziati ottengono approfondimenti che altrimenti richiederebbero una vasta sperimentazioneQuesto caso di studio sottolinea il ruolo della banca dati nel promuovere l'innovazione dei materiali.