Kristal yapıların veritabanı uzman olmayan 'şefler' için yeni malzemeler hazırlayan tarifler sunuyor
Popüler talebe cevaben, Duke Üniversitesi'ndeki malzeme bilimcileri, World Wide Web'in Netscape Navigator ve HTML 1.0 olduğu zamanlarda başlayan bir çevrimiçi kristal yapıları yeniden canlandırdı.
1995 yılında ABD Donanma Araştırma Laboratuvarı'ndan bir bilim adamı olan Michael Mehl, meslektaşları için temel bir web sitesinde kristal yapılarla ilgili bilgileri toplamaya, kataloglamaya ve paylaşmaya başladı.
Araştırmacılar çabalarını yönlendirmek için bir referans kataloğa ihtiyaç duyuyorlardı çünkü kristaller doğada yüzlerce farklı yapı oluşturuyordu. Kimyacılar, bir malzemenin özelliklerini belirlemeye yardımcı olan katı, sıralı moleküler şekillerinden dolayı kristalleri yeni malzemeler için kullanışlı yapı taşları olarak kullanırlar.
Mehl'in Kristal Kafes Yapıları adlı internet sitesi, diğer kaynaklardan temin edilebildiği gibi, kristalografik kurallara aşina olmayan araştırmacılar için daha yararlı bilgiler verdi. Kristalli veritabanları yemek kitaplarıysa ve her bir kristal bir reçete oluşturuyorsa, araştırmacılar uzman eğitimli başarılı Fransız şefler için uygun başka referanslar yazmışlardı. Diğer taraftan Kristal Kafes Yapıları, ortalama ev yemeği içindi.
"Kütüphane, kristalografinin gerçek dünyadaki kristallerle nasıl bağlantılı olduğunu gösterdi, " diye açıklıyor Mehl, şimdi Birleşik Devletler Deniz Harp Okulu'nda. "Ayrıca deneysel olarak görülen yapılara genel bir bakış verdi, bu da her zaman yeni bir şey aramaya başlamak için iyi bir yer."
Mehl, 2010 yılında, NRL'de yapılan güvenlik güncellemeleri nedeniyle web sitesini aldı ve web sitesinin 15 yıldan uzun süredir devam eden gelişmesi, organizasyonunu gereksiz yere karmaşıklaştırdığı ve girdilerinin standartlaşmadığı için ayrıldı.
Duke'teki makine mühendisliği ve malzeme bilimi profesörü Stefano Curtarolo, "Toplulukta, veritabanının nereye gittiğini ve geri getirilip getirilemeyeceğini soran bir sürü insan vardı, " dedi. "Tüm bilgileri bir kağıda dökmeye ve ayrıca web sitesini daha sağlam ve açık kaynaklı bir versiyona geri getirmeye karar verdik."
Mehl'ın yardımıyla Curtarolo ve ekibi Kristal Kafes Yapılarını yeniden canlandırdı, yeni ve geliştirilmiş bir çevrimiçi katalog başlattı ve tüm verilerini (daha uzun bir koleksiyonun ilk örneği) içeren bir makale yayınladı. Kağıt, 22 Mayıs'ta Computational Materials Science'da çevrimiçi olarak yayınlandı.
Derleme için bir yıldan uzun süren çalışma, çeşitli kristal yapılarda 288 kayıt içeriyor. Her bir giriş yapının simetrisi, kristal özellikleri ve birim hücre şekli ile ilgili verileri içerir. Ayrıca, her bir atomun yerleşimini tanımlayan jenerik matematik denklemleri içerir, bunun yerine diğer veritabanlarının tipik olarak yaptığı gibi özel bir formda bilgi sağlamak yerine.
Duke'un mekanik mühendisliği ve malzeme bilimi araştırmaları profesörü olan Cormac Toher, “Yazılan atomik yerleşimler için denklemlerin bulunması, küçük çeşitlemeler içermek ve her bir yapıyı özel olarak ayarlamak için daha fazla esneklik sağlıyor” dedi. "Ayrıca, her girişin üstündeki yapıların 3D görüntüleyicisine de sahip olacağız, böylece insanlar yapıları farklı açılardan görebilir."
Yeni web sitesini daha da sağlamlaştırmak için, her bir giriş, kullanıcıların henüz keşfedilmemiş materyallerin özelliklerini tahmin etmelerine olanak tanıyan iki ve üç elementli bileşiklerin çevrimiçi bir veritabanı olan Malzeme Genomikleri AFLOW kütüphanesi için Duke Merkezi ile doğrudan bağlantılıdır. Yeni veritabanının dahil edilmesiyle, kullanıcılar hangi element atomlarının 288 kristal yapıdan herhangi birinde hangi pozisyonlara yerleştirileceğini seçebilir ve program sonuçta ortaya çıkan malzemenin muhtemel özelliklerini hesaplayabilir.
Curtarolo'nun laboratuvarında lisansüstü bir öğrenci olan David Hicks, "Bilgiyi sunacak olan formatın ne olduğuna karar vermemiz gerekiyordu, tüm verileri aldık ve 800 sayfa daha sonra hata olmadığından emin olduk." "Ve sonra AFLOW içindeki her şeyi uygulayan 288 C ++ kodlama dosyası daha aldı. Çok fazla iş vardı, ama bunun toplum için çok faydalı bir kaynak olacağını düşünüyoruz."