Ett exempel på de typer av 3D-kristallina strukturer som ingår i en nylansering av Crystal Lattice Structures, en ärevördig "kokbok" online för kemister. Kredit:Cormac Toher, Duke University
Som svar på folklig efterfrågan, materialforskare vid Duke University har återupplivat en onlinekokbok med kristallina strukturer som startade när World Wide Web var Netscape Navigator och HTML 1.0.
1995, Michael Mehl, då en vetenskapsman vid U.S. Naval Research Laboratory, började samla, katalogisera och dela information om kristallina strukturer på en grundläggande webbplats för kollegor.
Forskare behövde en referenskatalog för att vägleda deras ansträngningar eftersom kristaller bildar hundratals olika strukturer i naturen. Kemister använder kristaller som praktiska byggstenar för nya material på grund av deras styva, ordnade molekylära former, som hjälper till att bestämma ett materials egenskaper.
Mehls hemsida, kallas Crystal Lattice Structures, lämnat detaljerad information som, medan de är tillgängliga från andra källor, var mer användbar för forskare som inte känner till kristallografiska konventioner. Om kristallina databaser var kokböcker och varje kristall strukturerar ett recept, forskare hade skrivit andra referenser som var lämpliga för duktiga franska kockar med specialiserad utbildning. Kristallgitterstrukturer, å andra sidan, var för din vanliga husmanskock.
"Biblioteket visade hur kristallografi relaterar till kristaller i den verkliga världen, " förklarade Mehl, nu vid United States Naval Academy. "Det gav också en bred översikt över strukturer som ses experimentellt, vilket alltid är ett bra ställe att börja leta efter något nytt."
Mehl tog ner webbplatsen 2010, dock, delvis på grund av säkerhetsuppgraderingar gjorda på NRL, och eftersom webbplatsens slumpmässiga tillväxt under 15 år hade gjort dess organisation onödigt komplicerad och dess poster ostandardiserade.
"Det var många människor i samhället som frågade var databasen hade tagit vägen och om den kunde hämtas tillbaka eller inte, sa Stefano Curtarolo, professor i maskinteknik och materialvetenskap vid Duke. "Vi bestämde oss för att samla all information i ett papper och även ta tillbaka webbplatsen i en mer robust och öppen källkodsversion."
Med Mehls hjälp, Curtarolo och hans team har återuppstått Crystal Lattice Structures, lanserar en ny och förbättrad onlinekatalog och publicerar en tidning som innehåller alla dess data (den första i en längre samling). Tidningen publicerades online den 22 maj Beräkningsmaterialvetenskap .
Pappret, som tog mer än ett år att sammanställa, innehåller 288 poster för olika kristallina strukturer. Varje post innehåller data om strukturens symmetri, dess kristallina egenskaper och formen på en enhetscell. Den innehåller också generiska matematiska ekvationer som beskriver varje atoms placering, snarare än att tillhandahålla den informationen i en specialiserad form som andra databaser vanligtvis gör.
"Att skriva ut ekvationerna för atomplaceringarna ger mer flexibilitet att inkludera små variationer och att specifikt ställa in varje struktur, sa Cormac Toher, biträdande forskningsprofessor i maskinteknik och materialvetenskap vid Duke. "Vi kommer också att ha en 3D-visning av strukturerna överst på varje post så att folk kan se strukturerna i olika vinklar."
Göra den nya webbplatsen ännu mer robust, varje post är direkt länkad till Duke Center for Materials Genomics AFLOW-biblioteket – en onlinedatabas med två- och treelementföreningar som låter användare förutsäga egenskaperna hos material som ännu inte har upptäckts. Med införlivandet av den nya databasen, användare kan helt enkelt välja vilka elementaratomer som ska placeras på vilka positioner i någon av de 288 kristallina strukturerna, och programmet kommer att beräkna det resulterande materialets sannolika egenskaper.
"Vi var tvungna att bestämma vilket format vi skulle presentera informationen i, få all data, och 800 sidor senare, se till att det inte fanns några fel, sa David Hicks, en doktorand i Curtarolos laboratorium. "Och att implementera allt inom AFLOW tog ytterligare 288 filer med C++-kodning. Det var mycket arbete, men vi tror att det kommer att vara en mycket användbar resurs för samhället."