Krystallinske strukturer database indeholder opskrifter til ikke-ekspert kokke, der tilbereder nye materialer

Som svar på den populære efterspørgsel, materialeforskere ved Duke University har genoplivet en online kogebog med krystallinske strukturer, der startede, da World Wide Web var Netscape Navigator og HTML 1.0.

I 1995, Michael Mehl, derefter en forsker ved U.S. Naval Research Laboratory, begyndte at samle, katalogisering og deling af oplysninger om krystallinske strukturer på et grundlæggende websted for kolleger.

Forskere havde brug for et referencekatalog for at guide deres indsats, fordi krystaller danner hundredvis af forskellige strukturer i naturen. Kemikere bruger krystaller som praktiske byggesten til nye materialer på grund af deres stive, ordnede molekylære former, som hjælper med at bestemme et materiales egenskaber.

Mehls websted, kaldet Crystal Lattice Structures, givet detaljerede oplysninger om, at mens den er tilgængelig fra andre kilder, var mere nyttig for forskere, der ikke kendte krystallografiske konventioner. Hvis krystallinske databaser var kogebøger og hver krystalstruktur en opskrift, forskere havde skrevet andre referencer, der var egnede til dygtige franske kokke med specialiseret uddannelse. Krystalgitterstrukturer, på den anden side, var til din gennemsnitlige hjemmekok.

"Biblioteket viste, hvordan krystallografi forholder sig til krystaller i den virkelige verden, "forklarede Mehl, nu på United States Naval Academy. "Det gav også et bredt overblik over strukturer set eksperimentelt, som altid er et godt sted at begynde at lede efter noget nyt. "

Mehl tog hjemmesiden ned i 2010, imidlertid, delvis på grund af sikkerhedsopgraderinger foretaget ved NRL, og fordi webstedets tilfældige vækst i løbet af 15 år havde efterladt organisationen unødigt kompliceret og dens poster ikke-standardiseret.

"Der var mange mennesker i samfundet, der spurgte, hvor databasen var blevet af, og om den kunne bringes tilbage eller ej, "sagde Stefano Curtarolo, professor i maskinteknik og materialevidenskab ved Duke. "Vi besluttede at samle alle oplysninger i et papir og også bringe webstedet tilbage i en mere robust og open-source version."

Med Mehls hjælp, Curtarolo og hans team har genoplivet Crystal Lattice Structures, lancering af et nyt og forbedret onlinekatalog og udgivelse af et papir med alle dets data (den første i en længere samling). Avisen optrådte online den 22. maj i Computational Materials Science .

Papiret, som tog mere end et år at kompilere, indeholder 288 poster for forskellige krystallinske strukturer. Hver post indeholder data om strukturens symmetri, dets krystallinske egenskaber og formen på en enhedscelle. Den indeholder også generiske matematiske ligninger, der beskriver hvert atoms placering, frem for at give disse oplysninger i en specialiseret form, som andre databaser typisk gør.

"At have ligningerne for atomplaceringerne skrevet ud giver mere fleksibilitet til at inkludere små variationer og specifikt tilpasse hver struktur, "sagde Cormac Toher, assisterende forskningsprofessor i maskinteknik og materialevidenskab ved Duke. "Vi kommer også til at have en 3D -fremviser af strukturerne øverst i hver post, så folk kan se strukturerne i forskellige vinkler."

Gør det nye websted endnu mere robust, hver post er direkte knyttet til Duke Center for Materials Genomics AFLOW bibliotek-en online database med to- og treelementforbindelser, der lader brugerne forudsige egenskaberne af materialer, der endnu ikke skal opdages. Med indarbejdelsen af ​​den nye database, brugere kan simpelthen vælge hvilke elementære atomer der skal placeres på hvilke positioner i en af ​​de 288 krystallinske strukturer, og programmet vil beregne det resulterende materiales sandsynlige egenskaber.

"Vi var nødt til at beslutte, hvilket format vi skulle præsentere oplysningerne i, få alle data, og 800 sider senere, sørg for, at der ikke var nogen fejl, "sagde David Hicks, en kandidatstuderende i Curtarolo laboratorium. "Og så tog implementeringen af ​​alt inden for AFLOW yderligere 288 filer med C ++ - kodning. Det var meget arbejde, men vi tror, ​​at det vil være en meget nyttig ressource for samfundet. "