Kristallstruktuuride andmebaas pakub retsepte mitte-ekspertide "kokad" uute materjalide valmistamiseks

Anonim

Vastuseks rahva nõudlusele on Duke'i ülikooli materjalikolledžid tõusnud kristallstruktuuride online-kokaraamat, mis algas World Wide Web-ist Netscape Navigator ja HTML 1.0-ga.

Aastal 1995 hakkas Michael Navi teadlane USA mereväe uurimislaboratooriumis kolleegidele põhiliste veebisaitide kaudu koguma, kataloogima ja jagama kristallstruktuuride kohta teavet.

Teadlastele vajasin viitekataloogi, mis juhiks nende jõupingutusi, sest kristallid moodustavad sadu erinevaid loodusstruktuure. Kemikaalid kasutavad kristalle uute materjalide jaoks mugavate ehitusplokkide tõttu nende jäikade, tellitud molekulaarsete kujundite tõttu, mis aitavad kindlaks määrata materjali omadused.

Mehli veebisait, mida nimetatakse Crystal Lattice Structures, esitas üksikasjalikku teavet, mis muude allikatest pärinevatel saitidel oli rohkem kasulik teadlastele, kes ei tunne kristallograafilisi konventsioone. Kui kristallilised andmebaasid olid kokaraamatukogud ja iga kristallstruktuur retsept, olid teadlased kirjutanud teisi viiteid, mis sobivad spetsiaalse koolituse läbinud prantsuse kokad. Teisest küljest oli kristallvõre struktuur teie keskmise kodu köök.

"Raamatukogu näitas, kuidas kristallograafia on seotud kristallidega reaalses maailmas, " selgitas Mehl, nüüd Ameerika Ühendriikide mereväeakadeemias. "See andis ka laialdast ülevaadet katsetatavatest struktuuridest, mis on alati hea koht, et hakata otsima midagi uut".

Mehl võttis veebisaidi alla 2010. aastal, kuid osaliselt tänu NRL-i tehtud turvavärskendustele ja sellepärast, et veebisaidi juhuslik kasv üle 15 aasta oli oma organisatsiooni liigselt keeruliseks muutnud ja selle sisestused ei standardiseeritud.

"Kogukonnas oli palju inimesi, milles küsiti, kus andmebaas oli läinud ja kas seda saaks tagasi saata, " ütles Duke'i masinaehituse ja materjaliteaduse professor Stefano Curtarolo. "Otsustasime kogu teabe koondada paberkandjale ja tuua veebisait taas tugevama ja avatud lähtekoodiga versiooni."

Mehli abiga on Curtarolo ja tema meeskond tõusnud kristallvõre struktuuri, käivitanud uue ja täiustatud veebikataloogi ning avaldanud kogu oma andmeid sisaldava dokumendi (esimene pikem kogumine). Paber ilmus Internetis 22. mail kalkulatsiooni materjaliteaduses.

Kompileeritava rohkem kui aasta jooksul võetud paber sisaldab 288 kirjet erinevate kristallstruktuuride kohta. Iga kirje sisaldab andmeid struktuuri sümmeetria, selle kristalliliste omaduste ja ühikraku kuju kohta. Samuti sisaldab see üldist matemaatilist võrrandit, mis kirjeldab iga aatomi paigutust, selle asemel, et pakkuda seda teavet erialal, nagu teised andmebaasid tavaliselt teevad.

"Võttes välja kirjutatud aatomipaigutuste võrrandid, on suurem paindlikkus väikeste variatsioonide lisamiseks ja iga struktuuri spetsiifiliseks häälestamiseks, " ütles Cortec Toher, Duke'i masinaehituse ja materjaliteaduse abiprofessor. "Meil on ka iga kirje ülaosas struktuuride 3D-vaataja, et inimesed saaksid erinevaid struktuure näha."

Uue veebisaidi veelgi vastupidavamaks muutmine on iga kanne otseselt seotud materjalikogemuse Duke Center for AFLOW raamatukoguga - kahe- ja kolmeelemendiliste ühendite võrgupõhine andmebaas, mis võimaldab kasutajatel ennustada veel avastatavate materjalide omadusi. Uue andmebaasi lisamisega saavad kasutajad lihtsalt valida, millised elementaatomid asetavad mis tahes 288 kristallstruktuuriga positsiooni, ja programm arvutab saadud materjali tõenäolised omadused.

"Meil oli otsustada, millist vormingut esitada teave, saada kõik andmed ja 800 lehekülge hiljem, veendumaks, et puudusid vigu, " ütles Curtarolo laboratooriumi kraadiõppur David Hicks. "Ja seejärel rakendades AFLOW-i kogu rakendust, võeti veel 288 faili C ++ kodeeringus. See oli palju tööd, kuid meie arvates oleks see kogukonnale väga kasulik ressurss."

menu
menu