En ny, fritt tillgänglig databas över organiska och metallorganiska materials elektroniska strukturer är nu tillgänglig online för forskning med kvantmaterial.

Publicerad av forskargruppen för kondenserad materia vid Nordiska institutet för teoretisk fysik (NORDITA) vid Kungliga Tekniska Högskolan i Sverige, Organic Materials Database är avsedd som en datautvinningsresurs för forskning om de elektriska och magnetiska egenskaperna hos kristaller, som främst definieras av deras elektroniska bandstruktur - ett energispektrum av elektronrörelser som härrör från deras kvantmekaniska egenskaper.

Datorberäkning av sådana strukturer är svår och kräver stora beräkningsresurser. Men tack vare framsteg inom beräkningskraft och en hög efterfrågan på förutsägelse av material med målegenskaper, ett nytt sätt att hantera kvantmaterial har utvecklats. Materialinformatik fokuserar på att utföra – och utveckla verktyg för – high-throughput beräkningar och datautvinning.

"Du kan tänka på det som en aggregerad informatikanalys, där egenskaperna hos en enskild förening fångas ungefär och resurserna är inriktade på att förstå globala trender inom de stora datamängderna, säger Alexander Balatsky, Professor i teoretisk fysik vid KTH.

Tillämpningar av detta informatikdrivna tillvägagångssätt är omfattande och omfattar, till exempel, sökandet efter olika funktionella material med speciella elektriska, optiska och magnetiska egenskaper, inklusive 2016 års Nobelprisbelönta topologiska materiatillstånd – en viktig byggsten i en kvantdator.

Databasen kommer att underlätta undersökningen av de första principerna av organiska ämnen och förutsägelsen av organiska funktionella material, med tanke på deras höga potential för industriella tillämpningar, säger Balatsky.

Elektroniska bandstrukturer beräknas med hjälp av densitetsfunktionsteori som är ett standardverktyg inom modern materialvetenskap. OMDB-webbgränssnittet tillåter användare att söka efter material med specificerade målegenskaper med hjälp av icke-triviala frågor om deras elektroniska struktur, inklusive avancerade verktyg för mönsterigenkänning, sökning av kemiska och fysikaliska egenskaper.