การศึกษาเผยโครงสร้างผลึกของแบเรียมคลอไรด์ผ่านโครงการวัสดุ

ลองนึกภาพการเป็นนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุที่กำลังค้นหาวัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติทางแสงหรืออิเล็กทรอนิกส์เฉพาะ โดยปกติแล้ว สิ่งนี้จะเกี่ยวข้องกับการกรองเอกสารวิจัยหลายพันชิ้นหรือดำเนินการทดลองในห้องปฏิบัติการอย่างกว้างขวาง แต่จะเกิดอะไรขึ้นหากมีฐานข้อมูลที่ครอบคลุมที่ให้ข้อมูลการคำนวณที่ได้รับการยืนยันแล้วเกี่ยวกับวัสดุ รวมถึงโครงสร้างผลึก คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ และคุณลักษณะทางแสง โครงการวัสดุเป็นแพลตฟอร์มที่นำเสนอเครื่องมืออันทรงพลังแก่นักวิจัยเพื่อเร่งการค้นพบ บทความนี้เจาะลึกกรณีศึกษาจากฐานข้อมูล: แบเรียมคลอไรด์ออร์โธร์ฮอมบิก (BaCl₂)

BaCl₂: สารประกอบเคมีอเนกประสงค์

แบเรียมคลอไรด์ (BaCl₂) เป็นสารประกอบทางเคมีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในห้องปฏิบัติการและในโรงงานอุตสาหกรรม ปรากฏเป็นผลึกไม่มีสี ละลายได้ดีในน้ำ และมีความเป็นพิษปานกลาง ในสาขาวัสดุศาสตร์ BaCl₂ ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบที่มีแบเรียมอื่นๆ โครงสร้างผลึกอันเป็นเอกลักษณ์และคุณสมบัติทางแสงยังทำให้เป็นหัวข้อที่น่าสนใจในการวิจัยโดยเนื้อแท้

BaCl₂ ในฐานข้อมูลโครงการวัสดุ

ฐานข้อมูลโครงการวัสดุ (รหัสรายการ: mp-23199) ให้ข้อมูลการคำนวณโดยละเอียดเกี่ยวกับ BaCl₂ รวมถึงโครงสร้างผลึก คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ และพฤติกรรมทางแสง ด้านล่างนี้เราวิเคราะห์คุณสมบัติหลักจากรายการนี้

1. โครงสร้างคริสตัล

ในสภาวะมาตรฐาน BaCl₂ ใช้โครงสร้างผลึกออร์โธฮอมบิกกับกลุ่มอวกาศพีเอ็นเอ็มเอ(62) โครงสร้างนี้มีแกนตั้งฉากกันสามแกน (a, b, c) และการดำเนินการสมมาตรเฉพาะ พารามิเตอร์เซลล์หน่วยคือ:

• ก= 4.77 Å
• ข= 7.92 Å
• ค= 9.52 Å
• มุม (α, β, γ) = 90°
• ปริมาณ = 359.81 ų

ฐานข้อมูลยังให้พิกัดเศษส่วนสำหรับอะตอมภายในเซลล์หน่วย:

ตำแหน่ง Wyckoff แสดงถึงตำแหน่งอะตอมที่เทียบเท่ากับสมมาตร พิกัดจะอธิบายตำแหน่งสัมพัทธ์ของแต่ละอะตอมภายในเซลล์หน่วย ตัวอย่างเช่น แบเรียมอยู่ที่หนึ่งในสี่ของความยาวแกน a

2. รายละเอียดทางผลึกศาสตร์

• ระบบคริสตัล: ออร์โธฮอมบิก
• สัญลักษณ์กลุ่มอวกาศ:พีเอ็นเอ็มเอ
• กลุ่มจุด:อืม
• ความหนาแน่น: 3.84 ก./ซม.³
• สถานะออกซิเดชัน: Ba²⁺, Cl⁻

3. สภาพแวดล้อมการประสานงาน

แบเรียมไอออนใน BaCl₂ ได้รับการประสานกันโดยอะตอมของคลอรีน 9 อะตอม ทำให้เกิดเป็นปริซึมสามเหลี่ยมที่มีหน้าสี่เหลี่ยมจัตุรัส 3 ตัว (เรขาคณิต TPRS-9) การวัดสมมาตรต่อเนื่อง (CSM) ที่ 1.123 บ่งชี้ถึงการจัดตำแหน่งที่ใกล้ชิดกับรูปทรงหลายเหลี่ยมในอุดมคติ

4. คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และทางแสง

• โครงสร้างวงดนตรี:การแสดงภาพแสดงการกระจายพลังงานของอิเล็กตรอน โดยแจ้งถึงการนำไฟฟ้าและการดูดกลืนแสง
• แบนด์แกป:แถบความถี่ที่คำนวณโดย GGA จะกำหนดเกณฑ์พลังงานสำหรับการเปลี่ยนทางอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งส่งผลต่อช่วงการดูดกลืนแสง
• ตัวชี้วัดทางแสง:ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับ ฟังก์ชันไดอิเล็กทริก และข้อมูลการสะท้อนแสงทำนายปฏิกิริยาโต้ตอบกับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

5. คุณสมบัติการขนส่ง

มวลที่มีประสิทธิผลของอิเล็กตรอนและรูจะระบุปริมาณการเคลื่อนที่ของตัวพาประจุ โดยค่าที่ต่ำกว่าแสดงถึงการนำไฟฟ้าที่ดีกว่า

6. ตัวชี้วัดเพิ่มเติม

• พลังงานเหนือตัวถังนูน (เสถียรภาพสังเคราะห์)
• จุดหลอมเหลวที่คาดการณ์ไว้
• สถานะการสังเคราะห์ (ตรวจสอบหรือคาดการณ์จากการทดลอง)

มูลค่าของโครงการวัสดุ

แพลตฟอร์มนี้ให้อำนาจแก่นักวิจัยโดย:

• เร่งการค้นหาวัสดุผ่านข้อมูลแบบรวมศูนย์
• เปิดใช้งานการคาดการณ์คุณสมบัติเพื่อเป็นแนวทางในการทดลอง
• อำนวยความสะดวกในการค้นพบวัสดุใหม่ผ่านการคัดกรองด้วยคอมพิวเตอร์

บทสรุป

โครงการวัสดุเป็นตัวอย่างว่าวัสดุศาสตร์เชิงคำนวณสามารถเปลี่ยนขั้นตอนการวิจัยได้อย่างไร ด้วยการวิเคราะห์โปรไฟล์โครงสร้างและอิเล็กทรอนิกส์ของ BaCl₂ นักวิทยาศาสตร์จะได้รับข้อมูลเชิงลึกที่อาจต้องมีการทดลองอย่างกว้างขวาง กรณีศึกษานี้เน้นย้ำถึงบทบาทของฐานข้อมูลในการพัฒนานวัตกรรมด้านวัสดุ