تصور کنید که یک دانشمند مواد هستید که به دنبال یک ماده جدید با خواص خاص نوری یا الکترونیکی هستید.این شامل بررسی هزاران مقاله تحقیقاتی یا انجام آزمایشات گسترده آزمایشگاهی می شوداما اگر یک پایگاه داده جامع وجود داشته باشد که داده های محاسباتی تایید شده را در مورد مواد، از جمله ساختار کریستالی، خواص الکترونیکی و ویژگی های نوری ارائه دهد؟پروژه مواد دقیقاً چنین پلتفرم استاین مقاله در مورد یک مطالعه موردی از پایگاه داده: کلرید باریوم ارتورومبیک (BaCl2) بحث می کند.
BaCl2: یک ترکیب شیمیایی متنوع
کلرید باریوم (BaCl2) یک ترکیب شیمیایی است که به طور گسترده در محیط های آزمایشگاهی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. آن به عنوان کریستال های بی رنگ ظاهر می شود، بسیار در آب محلول می شود و دارای سمیت متوسط است.در علوم مواد، BaCl2 به عنوان یک پیشگام برای سنتز ترکیبات مبتنی بر باریوم دیگر عمل می کند. ساختار کریستالی منحصر به فرد و خواص نوری آن را نیز موضوع علاقه تحقیقاتی ذاتی می کند.
BaCl2 در پایگاه داده پروژه مواد
پایگاه داده پروژه مواد (ID ورودی: mp-23199) داده های محاسباتی دقیق در مورد BaCl2 از جمله ساختار کریستالی، خواص الکترونیکی و رفتار نوری آن را ارائه می دهد. در زیر،ما ویژگی های کلیدی این ورودی را تحلیل می کنیم.
1ساختار کریستالی
در شرایط استاندارد، BaCl2 یک ساختار کریستالی ارتورومبیک با گروه فضایی را اتخاذ می کندPnma(62) این ساختار دارای سه محور عمودی (a، b، c) و عملیات تقارن خاص است. پارامترهای سلول واحد عبارتند از:
- a= 4.77 Å
- ب= 7.92 Å
- c= 9.52 Å
- زاویه ها (α، β، γ) = 90°
- حجم = 359.81 Å3
پایگاه داده همچنین مختصات کسری برای اتم های داخل سلول واحد را فراهم می کند:
باریوم (Ba):4c موقعیت وایکوف در 1⁄4, 0.248672، 0.882972)
کلور (Cl):دو موقعیت 4c در (1⁄4, 0.028387، 0.170834) و (3⁄4, 0.356327، 0.070447)
موقعیت های وایکوف نشان دهنده نقاط معادل تقارن اتم است. مختصات موقعیت نسبی هر اتم در سلول واحد را توصیف می کنند. به عنوان مثال، باریوم در یک چهارم طول محور قرار دارد.
2جزئیات کریستالوگرافی
- سیستم کریستالی: ارتورومبیک
- نماد گروه فضایی:Pnma
- گروه نقطه ای:مَم
- تراکم: 3.84 g/cm3
- حالت اکسیداسیون: Ba2+، Cl−
3هماهنگی محیط زیست
یون های باریوم در BaCl2 توسط نه اتم کلر هماهنگ می شوند و یک پریزم مثلثی با سه چهره مربع تشکیل می دهند. اندازه تقارن مستمر (CSM) 1.123 نشان دهنده تراز نزدیک با یک چندبسته ایده آل است.
4خواص الکترونیک و نوری
- ساختار باند:تصویربرداری ها توزیع انرژی الکترون را نشان می دهد، هدایت و جذب نور را اطلاع می دهد.
- گپ باند:فاصله باند محاسبه شده توسط GGA، آستانه انرژی برای انتقال های الکترونیکی را تعیین می کند و بر محدوده جذب نوری تأثیر می گذارد.
- اندازه گیری نوری:ضریب جذب، توابع دی الکتریک و داده های بازتابی، تعامل با اشعه الکترومغناطیسی را پیش بینی می کنند.
5. خواص حمل و نقل
توده های موثر الکترون ها و سوراخ ها تحرک حامل شارژ را اندازه گیری می کنند، با مقادیر پایین تر نشان دهنده هدایت بهتر است.
6متریک های اضافی
- انرژی بالاتر از بدنه کج (استقرار مصنوعی)
- نقطه ذوب پیش بینی شده
- وضعیت سنتز (از طریق آزمایش تایید شده یا پیش بینی شده)
ارزش پروژه مواد
این پلتفرم به محققان کمک می کند تا:
- سرعت بخشیدن به جستجوی مواد از طریق داده های متمرکز
- امکان پیش بینی خواص برای هدایت آزمایشات
- تسهیل کشف مواد جدید از طریق غربالگری محاسباتی
نتیجه گیری
پروژه مواد نشان می دهد که چگونه علوم مواد محاسباتی می تواند جریان های کاری تحقیق را تغییر دهد. با تجزیه و تحلیل پروفایل های ساختاری و الکترونیکی BaCl2 ′،دانشمندان بینش هایی به دست می آورند که در غیر این صورت نیاز به آزمایش گسترده ای دارنداین مطالعه موردی نقش پایگاه داده را در پیشبرد نوآوری مواد برجسته می کند.