Imagine ser um cientista de materiais em busca de um novo material com propriedades ópticas ou eletrônicas específicas. Tradicionalmente, isso envolveria vasculhar milhares de artigos de pesquisa ou conduzir extensos experimentos de laboratório. Mas e se houvesse um banco de dados abrangente fornecendo dados computacionais verificados sobre materiais - incluindo estruturas cristalinas, propriedades eletrônicas e características ópticas? O Materials Project é precisamente essa plataforma, oferecendo aos pesquisadores uma ferramenta poderosa para acelerar a descoberta. Este artigo se aprofunda em um estudo de caso do banco de dados: cloreto de bário ortorrômbico (BaCl₂).
BaCl₂: Um Composto Químico Versátil
O cloreto de bário (BaCl₂) é um composto químico amplamente utilizado em ambientes laboratoriais e industriais. Ele aparece como cristais incolores, é altamente solúvel em água e exibe toxicidade moderada. Em ciência dos materiais, o BaCl₂ serve como precursor para a síntese de outros compostos à base de bário. Sua estrutura cristalina única e propriedades ópticas também o tornam um assunto de interesse intrínseco de pesquisa.
BaCl₂ no Banco de Dados do Materials Project
O banco de dados do Materials Project (ID da entrada: mp-23199) fornece dados computacionais detalhados sobre BaCl₂, incluindo sua estrutura cristalina, propriedades eletrônicas e comportamento óptico. Abaixo, analisamos os principais recursos desta entrada.
1. Estrutura Cristalina
Em condições padrão, o BaCl₂ adota uma estrutura cristalina ortorrômbica com o grupo espacial Pnma(62). Esta estrutura apresenta três eixos mutuamente perpendiculares (a, b, c) e operações de simetria específicas. Os parâmetros da célula unitária são:
- a= 4,77 Å
- b= 7,92 Å
- c= 9,52 Å
- Ângulos (α, β, γ) = 90°
- Volume = 359,81 ų
O banco de dados também fornece coordenadas fracionárias para átomos dentro da célula unitária:
Bário (Ba):Posição 4c de Wyckoff em (¼, 0,248672, 0,882972)
Cloro (Cl):Duas posições 4c em (¼, 0,028387, 0,170834) e (¾, 0,356327, 0,070447)
As posições de Wyckoff denotam sítios atômicos equivalentes por simetria. As coordenadas descrevem a localização relativa de cada átomo dentro da célula unitária - por exemplo, o bário reside em um quarto do comprimento do eixo a.
2. Detalhes Cristalográficos
- Sistema cristalino: Ortorrômbico
- Símbolo do grupo espacial:Pnma
- Grupo de pontos:mmm
- Densidade: 3,84 g/cm³
- Estados de oxidação: Ba²⁺, Cl⁻
3. Ambiente de Coordenação
Os íons de bário em BaCl₂ são coordenados por nove átomos de cloro, formando um prisma trigonal com três faces quadradas (geometria TPRS-9). A medida de simetria contínua (CSM) de 1,123 indica um alinhamento próximo com um poliedro ideal.
4. Propriedades Eletrônicas e Ópticas
- Estrutura de banda:Visualizações mostram distribuições de energia de elétrons, informando a condutividade e a absorção de luz.
- Bandgap:A bandgap calculada por GGA determina o limite de energia para transições eletrônicas, influenciando as faixas de absorção óptica.
- Métricas ópticas:Coeficientes de absorção, funções dielétricas e dados de refletividade preveem a interação com a radiação eletromagnética.
5. Propriedades de Transporte
Massas efetivas de elétrons e buracos quantificam a mobilidade dos portadores de carga, com valores mais baixos indicando melhor condutividade.
6. Métricas Adicionais
- Energia acima do casco convexo (estabilidade sintética)
- Ponto de fusão previsto
- Status da síntese (verificado experimentalmente ou previsto)
O Valor do Materials Project
Esta plataforma capacita os pesquisadores, por meio de:
- Acelerar as pesquisas de materiais por meio de dados centralizados
- Habilitar previsões de propriedades para orientar experimentos
- Facilitar a descoberta de novos materiais por meio de triagem computacional
Conclusão
O Materials Project exemplifica como a ciência dos materiais computacional pode transformar os fluxos de trabalho de pesquisa. Ao analisar os perfis estruturais e eletrônicos do BaCl₂, os cientistas obtêm insights que, de outra forma, exigiriam extensa experimentação. Este estudo de caso ressalta o papel do banco de dados no avanço da inovação de materiais.