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Base de datos cristalográfica

Una base de datos cristalográfica es una base de datos diseñada específicamente para almacenar información sobre la estructura de moléculas y cristales . Los cristales son sólid...

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Una base de datos cristalográfica es una base de datos diseñada específicamente para almacenar información sobre la estructura de moléculas y cristales . Los cristales son sólidos que poseen, en las tres dimensiones del espacio, una disposición regular y repetitiva de átomos , iones o moléculas . Se caracterizan por su simetría , morfología y propiedades físicas dependientes de la dirección. Una estructura cristalina describe la disposición de átomos, iones o moléculas en un cristal. (Las moléculas necesitan cristalizar en sólidos para que sus disposiciones regulares y repetitivas puedan aprovecharse en la cristalografía basada en difracción de rayos X , neutrones y electrones ).

Las estructuras cristalinas de los materiales cristalinos se determinan típicamente a partir de datos de difracción de rayos X o neutrones de monocristales y se almacenan en bases de datos de estructuras cristalinas. Se identifican rutinariamente comparando las intensidades de reflexión y los espaciados reticulares de los datos de difracción de polvo de rayos X con las entradas en las bases de datos de huellas dactilares de difracción de polvo. Las estructuras cristalinas de muestras cristalinas de tamaño nanométrico se pueden determinar mediante información de amplitud del factor de estructura a partir de datos de difracción de electrones de monocristal o información de amplitud del factor de estructura y ángulo de fase a partir de transformadas de Fourier de imágenes HRTEM de cristalitos . Se almacenan en bases de datos de estructuras cristalinas especializadas en nanocristales y se pueden identificar comparando subconjuntos de ejes de zona en diagramas de huellas dactilares de franjas reticulares con entradas en una base de datos de huellas dactilares de franjas reticulares .

Las bases de datos cristalográficas difieren en los derechos de acceso y uso, y ofrecen distintos niveles de capacidad de búsqueda y análisis. Muchas permiten visualizar estructuras. Pueden ser accesibles desde el navegador o instalarse localmente. Las versiones más recientes se basan en el modelo de base de datos relacional y admiten el formato CIF ( Crystallographic Information File ) como formato universal de intercambio de datos.

Descripción general

Los datos cristalográficos se extraen principalmente de artículos científicos publicados y material complementario. Las versiones más recientes de las bases de datos cristalográficas se basan en el modelo de base de datos relacional , lo que permite una eficiente interreferencia entre tablas. Esta interreferencia sirve para obtener datos adicionales o mejorar la capacidad de búsqueda de la base de datos.

El intercambio de datos entre bases de datos cristalográficas, software de visualización de estructuras y programas de refinamiento de estructuras se ha visto facilitado por la aparición del formato de archivo de información cristalográfica (CIF). El formato CIF es el formato de archivo estándar para el intercambio y el archivo de datos cristalográficos. [ 1 ] Fue adoptado por la Unión Internacional de Cristalografía ( IUCr ), que también proporciona las especificaciones completas del formato. [ 2 ] Es compatible con todas las principales bases de datos cristalográficas.

La creciente automatización del proceso de determinación de la estructura cristalina ha dado lugar a tasas de publicación cada vez mayores de nuevas estructuras cristalinas y, en consecuencia, a nuevos modelos de publicación. Los artículos minimalistas contienen únicamente tablas de estructuras cristalinas, imágenes de la estructura y, posiblemente, una descripción de la estructura de tipo abstracto. Suelen publicarse en revistas de acceso abierto financiadas por los autores o subvencionadas . Acta Crystallographica Section E y Zeitschrift für Kristallographie pertenecen a esta categoría. Las contribuciones más elaboradas pueden publicarse en revistas tradicionales financiadas por suscriptores. Las revistas híbridas, por otro lado, integran artículos individuales de acceso abierto financiados por los autores entre los financiados por los suscriptores. Las editoriales también pueden poner los artículos científicos a disposición en línea, en formato PDF .

Los datos de estructura cristalina en formato CIF se vinculan a artículos científicos como material complementario. Los archivos CIF pueden ser accesibles directamente desde el sitio web de la editorial, bases de datos cristalográficas o ambas. En los últimos años, muchas editoriales de revistas cristalográficas han comenzado a interpretar los archivos CIF como versiones formateadas de datos abiertos , es decir, como información no sujeta a derechos de autor, y por lo tanto tienden a ponerlos a disposición del público en línea de forma gratuita, independientemente del estado de acceso de los artículos científicos vinculados.

Tendencias de las estructuras cristalinas en las bases de datos durante la última década. [ 3 ]

Hasta 2008, se habían publicado y almacenado más de 700 000 estructuras cristalinas en bases de datos . La tasa de publicación ha alcanzado más de 50 000 estructuras cristalinas por año. Estas cifras se refieren a estructuras cristalinas publicadas y republicadas a partir de datos experimentales. Las estructuras cristalinas se republican debido a correcciones de errores de simetría , mejoras en los parámetros de red y atómicos , y diferencias en la técnica de difracción o las condiciones experimentales. Hasta 2016, se conocen y publican alrededor de 1 000 000 de estructuras moleculares y cristalinas, aproximadamente la mitad de ellas en acceso abierto .

Las estructuras cristalinas se clasifican típicamente como minerales , metales - aleaciones , [ 4 ] inorgánicos , [ 5 ] orgánicos , [ 6 ] ácidos nucleicos , [ 7 ] y macromoléculas biológicas . [ 8 ] [ 9 ] Las bases de datos individuales de estructuras cristalinas satisfacen las necesidades de los usuarios en disciplinas químicas , moleculares-biológicas o relacionadas específicas al cubrir superconjuntos o subconjuntos de estas categorías. Los minerales son un subconjunto de compuestos mayoritariamente inorgánicos . La categoría 'metales-aleaciones' abarca metales, aleaciones e intermetálicos . Los metales-aleaciones y los inorgánicos pueden fusionarse en 'no orgánicos'. Los compuestos orgánicos y las macromoléculas biológicas se separan según el tamaño molecular. Las sales orgánicas, los organometálicos y las metaloproteínas tienden a atribuirse a los compuestos orgánicos o a las macromoléculas biológicas, respectivamente. Los ácidos nucleicos son un subconjunto de las macromoléculas biológicas.

La exhaustividad puede referirse al número de entradas en una base de datos. En esos términos, una base de datos de estructuras cristalinas puede considerarse exhaustiva si contiene una colección de todas las estructuras cristalinas (re)publicadas en la categoría de interés y se actualiza con frecuencia. La búsqueda de estructuras en dicha base de datos puede reemplazar el escaneo más laborioso de la literatura abierta . El acceso a las bases de datos de estructuras cristalinas difiere ampliamente. Se puede dividir en acceso de lectura y escritura. Los derechos de acceso de lectura (búsqueda, descarga) afectan el número y el rango de usuarios. El acceso de lectura restringido suele ir acompañado de derechos de uso restringidos. Los derechos de acceso de escritura (carga, edición, eliminación), por otro lado, determinan el número y el rango de contribuyentes a la base de datos. El acceso de escritura restringido suele ir acompañado de una alta integridad de los datos .

En términos de número de usuarios y tasas de acceso diarias, las bases de datos de estructuras cristalinas de acceso abierto, completas y minuciosamente verificadas, superan naturalmente a las bases de datos comparables con derechos de acceso y uso más restringidos. Independientemente de su exhaustividad, las bases de datos de estructuras cristalinas de acceso abierto han dado lugar a proyectos de software de código abierto , como herramientas de búsqueda y análisis, software de visualización y bases de datos derivadas. El progreso científico se ha visto ralentizado por la restricción de los derechos de acceso o uso, así como por la limitación de la exhaustividad o la integridad de los datos. Los derechos de acceso o uso restringidos se asocian comúnmente con las bases de datos comerciales de estructuras cristalinas. La falta de exhaustividad o integridad de los datos, por otro lado, se asocia con algunas de las bases de datos de estructuras cristalinas de acceso abierto distintas de la Crystallography Open Database (COD), [ 10 ] [ 11 ] y su "contraparte de acceso abierto macromolecular", la base de datos mundial de proteínas . Además, varias bases de datos de estructuras cristalinas están disponibles gratuitamente con fines principalmente educativos, en particular bases de datos mineralógicas y ramificaciones educativas de la COD.

Las bases de datos cristalográficas pueden especializarse en estructuras cristalinas, identificación de fases cristalinas, cristalización , [ 12 ] morfología cristalina o diversas propiedades físicas. Las bases de datos más integradoras combinan varias categorías de compuestos o especializaciones. [ 13 ] Las estructuras de fases inconmensurables , los materiales 2D , [ 14 ] los nanocristales, las películas delgadas sobre sustratos [ 15 ] y las estructuras cristalinas predichas se recopilan en bases de datos de estructuras especiales diseñadas a medida .

Las capacidades de búsqueda de las bases de datos cristalográficas varían considerablemente. La funcionalidad básica incluye la búsqueda por palabras clave, propiedades físicas y elementos químicos . De particular importancia es la búsqueda por nombre de compuesto y parámetros de red . Resultan muy útiles las opciones de búsqueda que permiten el uso de caracteres comodín y conectores lógicos en las cadenas de búsqueda. Si es compatible, el alcance de la búsqueda puede restringirse excluyendo ciertos elementos químicos.

Los algoritmos más sofisticados dependen del tipo de material analizado. Los compuestos orgánicos pueden buscarse a partir de ciertos fragmentos moleculares . Los compuestos inorgánicos , por otro lado, pueden ser de interés en relación con un tipo específico de geometría de coordinación . Los algoritmos más avanzados abordan el análisis conformacional (compuestos orgánicos), la química supramolecular (compuestos orgánicos), la conectividad interpoliédrica (compuestos inorgánicos) y las estructuras moleculares de orden superior ( macromoléculas biológicas ). Los algoritmos de búsqueda utilizados para un análisis más complejo de propiedades físicas, como transiciones de fase o relaciones estructura-propiedad, pueden aplicar conceptos de teoría de grupos .

Las versiones modernas de las bases de datos cristalográficas se basan en el modelo de base de datos relacional . La comunicación con la base de datos suele realizarse mediante un dialecto del lenguaje de consulta estructurado ( SQL ). Las bases de datos web suelen procesar el algoritmo de búsqueda en el servidor , interpretando los elementos de scripting compatibles , mientras que las bases de datos de escritorio ejecutan motores de búsqueda instalados localmente y, por lo general, precompilados .

identificación de la fase cristalina

Los materiales cristalinos se pueden clasificar en monocristales , cristales gemelos , policristales y polvo cristalino . En un monocristal, la disposición de átomos , iones o moléculas está definida por una única estructura cristalina en una sola orientación. Los cristales gemelos, por otro lado, consisten en dominios gemelos monocristalinos alineados según las leyes de maclado y separados por paredes de dominio .

Los policristales están formados por un gran número de pequeños monocristales, o cristalitos , unidos por finas capas de sólido amorfo . El polvo de cristal se obtiene moliendo cristales, lo que da como resultado partículas de polvo compuestas por uno o más cristalitos. Tanto los policristales como el polvo de cristal constan de numerosos cristalitos con orientación variable.

Las fases cristalinas se definen como regiones con la misma estructura cristalina, independientemente de la orientación o el maclado . Por lo tanto, las muestras cristalinas simples y macladas constituyen fases cristalinas individuales. Las muestras policristalinas o de polvo cristalino pueden constar de más de una fase cristalina. Dicha fase comprende todos los cristalitos de la muestra con la misma estructura cristalina.

Las fases cristalinas pueden identificarse comparando con éxito los parámetros cristalográficos adecuados con sus contrapartes en las bases de datos. El conocimiento previo de la composición química de la fase cristalina permite reducir el número de entradas en la base de datos a una pequeña selección de estructuras candidatas, simplificando así considerablemente el proceso de identificación de la fase cristalina.

Identificación mediante difracción de polvo (1D)

Aplicar técnicas de difracción estándar a polvos cristalinos o policristales equivale a colapsar el espacio recíproco tridimensional , obtenido mediante difracción de monocristal , sobre un eje unidimensional. La superposición parcial o total resultante de reflexiones independientes por simetría dificulta, e incluso imposibilita, la determinación de la estructura .

Los datos de difracción de polvo se pueden representar gráficamente como intensidad de difracción ( I ) frente al espaciado de la red recíproca (1/ d ). Las posiciones e intensidades de reflexión de fases cristalinas conocidas, principalmente a partir de datos de difracción de rayos X , se almacenan, como pares de datos d - I , en la base de datos del Archivo de Difracción de Polvo ( PDF ). La lista de pares de datos d - I es altamente característica de una fase cristalina y, por lo tanto, adecuada para la identificación, también llamada "huella dactilar", de fases cristalinas. [ 16 ]

Los algoritmos de búsqueda y comparación comparan reflexiones de prueba seleccionadas de una fase cristalina desconocida con entradas en la base de datos . Los algoritmos basados ​​en la intensidad utilizan las tres líneas más intensas (la llamada "búsqueda de Hanawalt"), mientras que los algoritmos basados ​​en el espaciado d se basan en los ocho a diez espaciados d más grandes (la llamada "búsqueda de Fink"). [ 17 ]

La técnica de difracción de rayos X en polvo se ha convertido en la herramienta estándar para la identificación de fases cristalinas simples o múltiples y se utiliza ampliamente en campos como la metalurgia , la mineralogía , la ciencia forense , la arqueología , la física de la materia condensada y las ciencias biológicas y farmacéuticas .

Identificación mediante franjas reticulares (2D)

Los patrones de difracción de polvo de cristales individuales muy pequeños, o cristalitos , presentan un ensanchamiento de picos dependiente del tamaño, lo que, por debajo de cierto tamaño, hace inútil la identificación mediante difracción de polvo. En este caso, la resolución de picos solo es posible en el espacio recíproco tridimensional , es decir, mediante la aplicación de técnicas de difracción de electrones de monocristal .

La microscopía electrónica de transmisión de alta resolución ( HRTEM ) proporciona imágenes y patrones de difracción de nanocristales. Las transformadas de Fourier de las imágenes HRTEM y los patrones de difracción de electrones ofrecen información sobre la geometría de la red recíproca proyectada para una determinada orientación cristalina, donde el eje de proyección coincide con el eje óptico del microscopio.

Las geometrías de red proyectadas pueden representarse mediante los denominados " diagramas de huella dactilar de franjas de red " ( LFFP ), también llamados diagramas de covarianza angular. [ 18 ] El eje horizontal de dicho diagrama se expresa en longitud de red recíproca y está limitado por la resolución puntual del microscopio. El eje vertical se define como el ángulo agudo entre las franjas de red transformadas de Fourier o los puntos de difracción de electrones. Un punto de datos 2D se define por la longitud de un vector de red recíproca y su ángulo (agudo) con otro vector de red recíproca. Los conjuntos de puntos de datos 2D que cumplen la ley de zona de Weiss son subconjuntos de la totalidad de los puntos de datos en un LFFP. Por lo tanto, un algoritmo de búsqueda y coincidencia adecuado que utiliza LFFP intenta encontrar subconjuntos de ejes de zona coincidentes en la base de datos . Es, esencialmente, una variante de un algoritmo de coincidencia de red. [ 19 ]

En el caso de los patrones de difracción de electrones, las amplitudes del factor de estructura pueden utilizarse, en una etapa posterior, para discernir aún más entre una selección de estructuras candidatas (lo que se conoce como "huella dactilar del factor de estructura"). Las amplitudes del factor de estructura obtenidas a partir de datos de difracción de electrones son mucho menos fiables que sus homólogas obtenidas a partir de datos de difracción de rayos X de monocristal y de polvo. Las técnicas de difracción de electrones por precesión existentes mejoran enormemente la calidad de las amplitudes del factor de estructura, aumentan su número y, por lo tanto, hacen que la información de amplitud del factor de estructura sea mucho más útil para el proceso de huella dactilar. [ 20 ]

Por otro lado, las transformadas de Fourier de las imágenes HRTEM proporcionan información no solo sobre la geometría de la red recíproca proyectada y las amplitudes del factor de estructura, sino también sobre los ángulos de fase del factor de estructura. Tras el procesamiento de la imagen cristalográfica, [ 21 ] los ángulos de fase del factor de estructura son mucho más fiables que las amplitudes del factor de estructura. El discernimiento posterior de las estructuras candidatas se basa entonces principalmente en los ángulos de fase del factor de estructura y, en menor medida, en las amplitudes del factor de estructura (el llamado «huella dactilar del factor de estructura»). [ 22 ] [ 23 ]

Identificación morfológica (3D)

La Ley de Steno generalizada [ 24 ] establece que los ángulos interfaciales entre caras idénticas de cualquier monocristal del mismo material están, por naturaleza, restringidos al mismo valor. [ 25 ] Esto ofrece la oportunidad de identificar materiales cristalinos mediante goniometría óptica , también conocida como cristalometría. [ 26 ] Para emplear esta técnica con éxito, se debe considerar la simetría del grupo puntual observada de las caras medidas y aplicar de forma creativa la regla de que " las morfologías cristalinas suelen ser combinaciones de formas simples (es decir, de baja multiplicidad) donde las caras individuales tienen los índices de Miller más bajos posibles para cualquier eje de zona dado ". Esto garantizará que se obtenga la indexación correcta de las caras del cristal para cualquier monocristal.

En muchos casos es posible derivar las proporciones de los ejes cristalinos para cristales con baja simetría a partir de goniometría óptica con alta exactitud y precisión, e identificar un material cristalino basándose únicamente en ellas, empleando bases de datos como 'Crystal Data'. [ 27 ] Siempre que las caras del cristal se hayan indexado correctamente y los ángulos interfaciales se hayan medido con una precisión superior a unas pocas fracciones de una décima de grado, un material cristalino puede identificarse de forma bastante inequívoca basándose en comparaciones angulares con dos bases de datos bastante completas : 'Bestimmungstabellen für Kristalle (Определитель Кристаллов)' [ 28 ] y 'Barker Index of Crystals'. [ 29 ]

Dado que la Ley de Steno puede generalizarse aún más para un monocristal de cualquier material para incluir los ángulos entre todos los planos de red con índice idéntico (es decir, vectores de la red recíproca , también conocidos como "reflexiones potenciales en experimentos de difracción ") o todas las direcciones de red con índice idéntico (es decir, vectores de la red directa, también conocidos como ejes de zona), existen oportunidades para la identificación morfológica de nanocristales en el microscopio electrónico de transmisión ( TEM ) mediante goniometría electrónica de transmisión. [ 30 ]

El goniómetro de muestra de un microscopio electrónico de transmisión (TEM) se emplea de forma análoga al cabezal del goniómetro de un goniómetro óptico. El eje óptico del TEM es, por tanto, análogo a la dirección de referencia de un goniómetro óptico. Mientras que en la goniometría óptica es necesario alinear sucesivamente las normales del plano de la red (vectores de la red recíproca) en paralelo a la dirección de referencia del goniómetro óptico para obtener mediciones de ángulos interfaciales, en la goniometría electrónica de transmisión se requiere la alineación correspondiente para los ejes de zona (vectores de la red directa). (Cabe destacar que dichas alineaciones son, por su naturaleza, bastante sencillas para nanocristales en un TEM una vez que el microscopio se ha alineado mediante procedimientos estándar).

Dado que la goniometría electrónica de transmisión se basa en la ley de Bragg para el caso de transmisión (Laue) (difracción de ondas electrónicas), los ángulos interzonales (es decir, los ángulos entre las direcciones de la red cristalina) pueden medirse mediante un procedimiento análogo a la medición de ángulos interfaciales en un goniómetro óptico basado en la ley de Snell , es decir, la reflexión de la luz. Por otro lado, los ángulos interfaciales de las caras externas del cristal pueden medirse directamente a partir de un patrón de difracción del eje de zona o de la transformada de Fourier de una imagen TEM de alta resolución que muestre franjas de red cruzadas.

Emparejamiento de retícula (3D)

Los parámetros de red de fases cristalinas desconocidas pueden obtenerse a partir de datos de difracción de rayos X , neutrones o electrones . Los experimentos de difracción de monocristales proporcionan matrices de orientación, a partir de las cuales se pueden deducir los parámetros de red. Alternativamente, los parámetros de red pueden obtenerse a partir de datos de difracción de polvo o policristal mediante el ajuste de perfiles sin modelo estructural (el llamado «método de Le Bail»).

Las celdas unitarias definidas arbitrariamente pueden transformarse a una configuración estándar y, a partir de ahí, reducirse aún más a una celda primitiva mínima. Algoritmos sofisticados comparan dichas celdas reducidas con las entradas correspondientes de la base de datos . Los algoritmos más potentes también consideran superceldas y subceldas derivadas. El proceso de ajuste de la red puede acelerarse aún más precalculando y almacenando las celdas reducidas para todas las entradas. El algoritmo busca coincidencias dentro de un cierto rango de los parámetros de la red. Parámetros de red más precisos permiten un rango más estrecho y, por lo tanto, una mejor coincidencia. [ 31 ]

El ajuste de red cristalina resulta útil para identificar fases cristalinas en las primeras etapas de los experimentos de difracción de monocristales, evitando así la recopilación completa de datos y la determinación de la estructura para estructuras cristalinas ya conocidas. Este método es especialmente importante para muestras monocristalinas que requieren conservación. Si, por el contrario, parte o la totalidad del material de la muestra cristalina puede molerse, la difracción de polvo suele ser la mejor opción para la identificación de fases cristalinas, siempre que la resolución de los picos sea suficientemente buena. Sin embargo, los algoritmos de ajuste de red cristalina siguen siendo superiores para el tratamiento de superceldas y subceldas derivadas.

Visualización

Las versiones más recientes de las bases de datos de estructuras cristalinas integran la visualización de estructuras cristalinas y moleculares. Las bases de datos cristalográficas especializadas o integradoras pueden proporcionar visualización de morfología o tensores .

Estructuras cristalinas

La estructura cristalina describe la disposición periódica tridimensional de átomos , iones o moléculas en un cristal . La celda unitaria representa la unidad repetitiva más simple de la estructura cristalina. Es un paralelepípedo que contiene una disposición espacial determinada de átomos, iones, moléculas o fragmentos moleculares. A partir de la celda unitaria, la estructura cristalina puede reconstruirse completamente mediante traslaciones .

La visualización de una estructura cristalina puede reducirse a la disposición de átomos, iones o moléculas en la celda unitaria, con o sin contornos. Los elementos estructurales que se extienden más allá de las celdas unitarias individuales, como las unidades moleculares o poliédricas aisladas, así como las estructuras en cadena, reticulares o de armazón, a menudo se comprenden mejor extendiendo la representación estructural a las celdas adyacentes.

El grupo espacial de un cristal es una descripción matemática de la simetría inherente a su estructura. El motivo de la estructura cristalina viene dado por la unidad asimétrica , un subconjunto mínimo del contenido de la celda unitaria. El contenido de la celda unitaria puede reconstruirse completamente mediante las operaciones de simetría del grupo espacial aplicadas a la unidad asimétrica. Las interfaces de visualización suelen permitir alternar entre la representación de la unidad asimétrica y la de la estructura completa.

Los enlaces entre átomos o iones se identifican por las cortas distancias características entre ellos. Se clasifican como enlaces covalentes , iónicos , de hidrógeno u otros, incluyendo formas híbridas. Los ángulos de enlace se deducen de los vectores de enlace en grupos de átomos o iones. Las distancias y los ángulos de enlace se pueden visualizar en tablas o de forma interactiva, seleccionando pares o grupos de átomos o iones. En los modelos de esferas y varillas de estructuras cristalinas, las esferas representan átomos y las varillas, enlaces.

Dado que los químicos orgánicos están particularmente interesados ​​en las estructuras moleculares , podría ser útil poder aislar unidades moleculares individuales de forma interactiva a partir del dibujo. Las unidades moleculares orgánicas deben proporcionarse tanto como fórmulas estructurales 2D como estructuras moleculares 3D completas. [ 32 ] Las moléculas en posiciones de simetría especial deben reconstruirse a partir de la unidad asimétrica. Los cristalógrafos de proteínas están interesados ​​en las estructuras moleculares de las macromoléculas biológicas , por lo que es necesario prever la posibilidad de representar las subunidades moleculares como hélices , láminas o bobinas , respectivamente.

La visualización de la estructura cristalina puede integrarse en una base de datos cristalográfica . Alternativamente, los datos de la estructura cristalina se intercambian entre la base de datos y el software de visualización, preferiblemente utilizando el formato CIF . [ 33 ] Las bases de datos cristalográficas basadas en la web pueden integrar la capacidad de visualización de la estructura cristalina. [ 34 ] Dependiendo de la complejidad de la estructura, la iluminación y los efectos 3D, la visualización de la estructura cristalina puede requerir una cantidad significativa de potencia de procesamiento, razón por la cual la visualización real generalmente se ejecuta en el cliente .

Actualmente, la visualización de estructuras cristalinas integrada en la web se basa en applets de Java de proyectos de código abierto como Jmol . [ 35 ] Esta visualización está diseñada para examinar estructuras cristalinas en navegadores web , y suele admitir amplios espectros de color (hasta 32 bits) y adaptación al tamaño de la ventana. Sin embargo, las imágenes de estructuras cristalinas generadas por la web no siempre son adecuadas para su publicación debido a problemas como la profundidad de resolución, la elección de colores, el contraste de escala de grises o el etiquetado (posicionamiento, tipo y tamaño de fuente). [ 36 ]

Morfología y propiedades físicas

Los mineralogistas , en particular, están interesados ​​en las características morfológicas de los cristales individuales , definidas por las caras cristalinas formadas (tracht) y sus tamaños relativos (hábito). Las capacidades de visualización más avanzadas permiten mostrar las características de la superficie, las imperfecciones internas del cristal, la iluminación (reflexión, sombra y translucidez) y los efectos 3D (rotación interactiva, perspectiva y visualización estereoscópica). [ 37 ] [ 38 ]

Los físicos de cristales , en particular, están interesados ​​en las propiedades físicas anisotrópicas de los cristales. La dependencia direccional de una propiedad física de un cristal se describe mediante un tensor 3D y depende de la orientación del cristal. Las formas del tensor se visualizan mejor añadiendo efectos de iluminación (reflexión y sombra). Las secciones 2D de interés se seleccionan para su visualización rotando el tensor de forma interactiva alrededor de uno o más ejes. [ 39 ]

Los datos sobre la morfología o las propiedades físicas de los cristales pueden almacenarse en bases de datos especializadas o incorporarse a bases de datos de estructuras cristalinas más completas. La Base de Datos de Morfología Cristalina (CMD, por sus siglas en inglés) es un ejemplo de base de datos web de morfología cristalina con capacidades de visualización integradas.

Véase también

Referencias

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Estructuras cristalinas

  • Base de datos de estructuras cristalinas de mineralogistas estadounidenses (AMCSD) (contenido: estructuras cristalinas de minerales, acceso: gratuito, tamaño: grande)
  • Base de datos estructural de Cambridge (CSD) (contenido: estructuras cristalinas de compuestos orgánicos y organometálicos, acceso: restringido, tamaño: muy grande)
  • Base de datos abierta de cristalografía (COD) (contenido: estructuras cristalinas de compuestos orgánicos, organometálicos, minerales, inorgánicos, metales, aleaciones e intermetálicos; acceso: gratuito; tamaño: muy grande)
  • COD+ (Interfaz web para COD) (contenido: estructuras cristalinas de compuestos orgánicos, organometálicos, minerales, inorgánicos, metales, aleaciones e intermetálicos, acceso: gratuito, tamaño: muy grande)
  • Base de datos de estructuras de zeolitas (contenido: estructuras cristalinas de zeolitas, acceso: gratuito, tamaño: pequeño)
  • Base de datos de estructuras inconmensurables (contenido: estructuras inconmensurables, acceso: gratuito, tamaño: pequeño)
  • Base de datos de estructuras cristalinas inorgánicas (ICSD) (contenido: estructuras cristalinas de minerales e inorgánicos, acceso: restringido, tamaño: grande)
  • Base de datos del proyecto MaterialsProject (contenido: estructuras cristalinas de compuestos inorgánicos, acceso: gratuito, tamaño: grande)
  • Plataforma de Materiales para la Ciencia de Datos (MPDS) o ARCHIVO PAULING (contenido: estructuras cristalinas evaluadas críticamente, así como propiedades físicas y diagramas de fases, de la literatura científica mundial, acceso: parcialmente gratuito, tamaño: muy grande)
  • Base de datos MaterialsWeb (contenido: estructuras cristalinas de materiales inorgánicos 2D y compuestos a granel, acceso: gratuito, tamaño: grande)
  • Base de datos de estructuras metálicas (CRYSTMET) (contenido: estructuras cristalinas de metales, aleaciones e intermetálicos, acceso: restringido, tamaño: grande)
  • Base de datos de mineralogía (contenido: estructuras cristalinas de minerales, acceso: gratuito, tamaño: medio)
  • MinCryst (contenido: estructuras cristalinas de minerales, acceso: gratuito, tamaño: mediano)
  • Base de datos estructural del NIST (contenido: estructuras cristalinas de metales, aleaciones e intermetálicos, acceso: restringido, tamaño: grande)
  • Base de datos de estructuras superficiales del NIST (contenido: estructuras de superficies e interfaces, acceso: restringido, tamaño: pequeño-mediano)
  • Base de datos de ácidos nucleicos (contenido: estructuras cristalinas y moleculares de ácidos nucleicos, acceso: gratuito, tamaño: medio)
  • Datos cristalográficos de Pearson (contenido: estructuras cristalinas de compuestos inorgánicos, minerales, sales, óxidos, hidruros, metales, aleaciones e intermetálicos; acceso: restringido; tamaño: muy grande)
  • Banco Mundial de Datos de Proteínas (PDB) (contenido: estructuras cristalinas y moleculares de macromoléculas biológicas, acceso: gratuito, tamaño: muy grande)
  • Base de datos de cristalografía Wiki (WCD) (contenido: estructuras cristalinas de compuestos orgánicos, organometálicos, minerales, inorgánicos, metales, aleaciones e intermetálicos, acceso: gratuito, tamaño: medio)

identificación de la fase cristalina

  • ¡Coincidencia! (método: huella dactilar por difracción de polvo)
  • Datos cristalográficos del NIST (método: ajuste de red)
  • Archivo de difracción de polvo (PDF) (método: huella digital por difracción de polvo)

Bases de datos especializadas

  • Subconjunto educativo de la base de datos abierta de cristalografía (EDU-COD) (especialización: estructuras de cristales y moléculas para la enseñanza universitaria, acceso: gratuito, tamaño: mediano)
  • Base de datos de cristalización de macromoléculas biológicas (BMCD) (especialización: cristalización de macromoléculas biológicas, acceso: gratuito, tamaño: medio)
  • Base de datos de morfología cristalina (CMD) (especialización: morfología de cristales, acceso: gratuito, tamaño: muy pequeño)
  • Base de datos de estructuras hipotéticas archivada el 24/01/2016 en Wayback Machine (especialización: estructuras cristalinas tipo zeolita predichas, acceso: gratuito, tamaño: grande)
  • Base de datos de estructuras de zeolitas (especialización: estructuras cristalinas de zeolitas, acceso: gratuito, tamaño: pequeño)
  • Base de datos hipotética de MOF archivada el 19/02/2019 en Wayback Machine (especialización: estructuras cristalinas de marcos metalorgánicos predichas, acceso: gratuito, tamaño: grande)
  • Base de datos de estructuras inconmensurables (especialización: estructuras inconmensurables, acceso: gratuito, tamaño: pequeño)
  • Base de datos de cristalización de proteínas de Marsella (MPCD) (especialización: cristalización de macromoléculas biológicas, acceso: gratuito, tamaño: medio)
  • MOFomics (especialización: estructuras porosas de marcos metalorgánicos, acceso: gratuito, tamaño: medio)
  • Base de datos de nanocristalografía (NCD) (especialización: estructuras cristalinas de nanocristalitos, acceso: gratuito, tamaño: pequeño)
  • Base de datos de estructuras superficiales del NIST (especialización: estructuras de superficies e interfaces, acceso: restringido, tamaño: pequeño-mediano)
  • Base de datos abierta de cristalografía predicha (PCOD) (especialización: estructuras cristalinas predichas de compuestos orgánicos, organometálicos, metales, aleaciones, intermetálicos e inorgánicos; acceso: gratuito; tamaño: muy grande)
  • Base de datos abierta de cristalografía teórica (TCOD) (especialización: estructuras cristalinas de compuestos orgánicos, organometálicos, metales, aleaciones, intermetálicos e inorgánicos que fueron refinados o predichos a partir de la teoría del funcional de la densidad con algunos datos experimentales, acceso: gratuito, tamaño: pequeño)
  • ZEOMICS (especialización: estructuras porosas de las zeolitas, acceso: gratuito, tamaño: pequeño)