Imagina ser un científico de materiales que busca un nuevo material con propiedades ópticas o electrónicas específicas. Tradicionalmente, esto implicaría examinar miles de artículos de investigación o realizar extensos experimentos de laboratorio. Pero, ¿y si existiera una base de datos completa que proporcionara datos computacionales verificados sobre materiales, incluyendo estructuras cristalinas, propiedades electrónicas y características ópticas? El Proyecto de Materiales es precisamente esa plataforma, que ofrece a los investigadores una herramienta poderosa para acelerar el descubrimiento. Este artículo profundiza en un estudio de caso de la base de datos: el cloruro de bario ortorrómbico (BaCl₂).
BaCl₂: Un compuesto químico versátil
El cloruro de bario (BaCl₂) es un compuesto químico ampliamente utilizado tanto en entornos de laboratorio como industriales. Aparece como cristales incoloros, es altamente soluble en agua y exhibe una toxicidad moderada. En la ciencia de los materiales, el BaCl₂ sirve como precursor para sintetizar otros compuestos basados en bario. Su estructura cristalina única y sus propiedades ópticas también lo convierten en un tema de interés de investigación intrínseco.
BaCl₂ en la base de datos del Proyecto de Materiales
La base de datos del Proyecto de Materiales (ID de entrada: mp-23199) proporciona datos computacionales detallados sobre el BaCl₂, incluyendo su estructura cristalina, propiedades electrónicas y comportamiento óptico. A continuación, analizamos las características clave de esta entrada.
1. Estructura cristalina
En condiciones estándar, el BaCl₂ adopta una estructura cristalina ortorrómbica con el grupo espacial Pnma (62). Esta estructura presenta tres ejes mutuamente perpendiculares (a, b, c) y operaciones de simetría específicas. Los parámetros de la celda unitaria son:
- a = 4.77 Å
- b = 7.92 Å
- c = 9.52 Å
- Ángulos (α, β, γ) = 90°
- Volumen = 359.81 ų
La base de datos también proporciona coordenadas fraccionarias para los átomos dentro de la celda unitaria:
Bario (Ba):
Posición 4c de Wyckoff en (¼, 0.248672, 0.882972)
Cloro (Cl):
Dos posiciones 4c en (¼, 0.028387, 0.170834) y (¾, 0.356327, 0.070447)
Las posiciones de Wyckoff denotan sitios atómicos equivalentes por simetría. Las coordenadas describen la ubicación relativa de cada átomo dentro de la celda unitaria; por ejemplo, el bario reside en un cuarto de la longitud del eje a.
2. Detalles cristalográficos
- Sistema cristalino: Ortorrómbico
- Símbolo del grupo espacial: Pnma
- Grupo puntual: mmm
- Densidad: 3.84 g/cm³
- Estados de oxidación: Ba²⁺, Cl⁻
3. Entorno de coordinación
Los iones de bario en BaCl₂ están coordinados por nueve átomos de cloro, formando un prisma trigonal con tres caras cuadradas (geometría TPRS-9). La medida de simetría continua (CSM) de 1.123 indica una estrecha alineación con un poliedro ideal.
4. Propiedades electrónicas y ópticas
- Estructura de bandas: Las visualizaciones muestran distribuciones de energía de electrones, que informan sobre la conductividad y la absorción de la luz.
- Bandgap: El bandgap calculado con GGA determina el umbral de energía para las transiciones electrónicas, influyendo en los rangos de absorción óptica.
- Métricas ópticas: Los coeficientes de absorción, las funciones dieléctricas y los datos de reflectividad predicen la interacción con la radiación electromagnética.
5. Propiedades de transporte
Las masas efectivas de electrones y huecos cuantifican la movilidad de los portadores de carga, con valores más bajos que indican una mejor conductividad.
6. Métricas adicionales
- Energía por encima de la envolvente convexa (estabilidad sintética)
- Punto de fusión predicho
- Estado de síntesis (verificado experimentalmente o predicho)
El valor del Proyecto de Materiales
Esta plataforma empodera a los investigadores al:
- Acelerar las búsquedas de materiales a través de datos centralizados
- Habilitar predicciones de propiedades para guiar experimentos
- Facilitar el descubrimiento de nuevos materiales mediante la detección computacional
Conclusión
El Proyecto de Materiales ejemplifica cómo la ciencia de materiales computacional puede transformar los flujos de trabajo de investigación. Al analizar los perfiles estructurales y electrónicos del BaCl₂, los científicos obtienen información que de otro modo requeriría una extensa experimentación. Este estudio de caso subraya el papel de la base de datos en el avance de la innovación de materiales.