Kristallographische Datenbanken

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Um die Eigenschaften eines Materials besser verstehen zu können, sind kristallographische Informationen (sofern verfügbar) unentbehrlich. Und auch, wenn bei Veröffentlichungen in kristallographischen Fachmagazinen die Daten in Form von computerlesbaren .cif-Textdateien zur Verfügung gestellt werden, ist das direkte Auffinden und Zugreifen auf dieses Material oft schwierig und mindestens (sehr) zeitaufwendig. Zum Glück gibt es umfangreiche kristallographische Datenbanken, die sowohl akademischen bzw. kommerziellen, als auch freien Zugriff auf Daten hoher Qualität gewähren.

Die verfügbaren Datenbanken sind in der Regel spezialisiert – z.B. auf anorganische oder organische Materialien, Mineralien, etc. – im Folgenden wollen wir Dir die wichtigsten Datenbanken und andere Informationsquellen ein wenig näher bringen.

Kristallographische Daten

Kristallographische Daten umfassen unter anderem die chemische Zusammensetzung, die Abmessungen der Einheits- bzw. Elementarzelle, die Atompositionen und die  Raumgruppen.

Einige wichtige freie Datenbanken sind: NIMS AtomWorks für Anorganische Verbindungen; die Crystallography Open Database (COD) für anorganische und organische Verbindungen; WWW-Mincryst für Mineralien; die Protein Databank (PDB) für Proteine und Nukleinsäuren; und die Datenbank für Zeolithstrukturen (Database of Zeolite Structures). Der professionelle Anwender wird am besten durch die akademischen/kommerziellen Datenbanken bedient: Inorganic Crystal Structure Database (ICSD); Cambridge Structure Database (CSD) für organische Stoffe; Pearson’s Crystal Data (PCD) für anorganische Stoffe; Crystmet für metallische Systeme, etc. – die kostenlosen Demoversionen dieser  Datenbanken bieten Benutzereinführungen und sogar brauchbare Daten für eine begrenzte Anzahl von Materialien.

Kristallographische Ressourcen

Der Zugang zu kristallographischen Informationen ist heute relativ einfach und oft kostenlos. Die Suche kann über kostenlose Suchmaschinen wie Google, Google Scholar, Bing usw. oder kommerzielle Webseiten wie SciFinder, Web of Science, Scopus, ScienceDirect usw. erfolgen, aber eine direkte Suche über eine der Datenbanken ist wahrscheinlich effizienter und produktiver.

Strukturdatenbanken

Daten zu den Kristallstrukturen einzelner Materialien findet man natürlich auch in der Primärliteratur. Die Fachliteratur (wie Acta Crystallographica, American Mineralogist, etc.) stellt die Daten kostenlos und online in Form von kristallographischen Informationsdateien zur Verfügung (.cif). Bei der Suche nach bestimmten Materialien sollte man aber der Effizienz halber bei den Datenbanken beginnen. Dies spart unter Umständen sehr viel Zeit. 

(Natürlich ohne Anspruch auf Vollständigkeit – Wenn Du noch mehr Datenbanken kennst, die eingetragen werden sollten, dann schreibe uns doch bitte eine E-Mail!) 

VerbindungsklasseNameKosten
Anorganische VerbindungenInorganic Crystal Structure Database (ICSD Web)*Unterschiedlich
Anorganische VerbindungenPearson’s Crystal Data (PCD)Unterschiedlich
Anorganische Verbindungen / MetalleInorganic Material Database (AtomWork)Frei nach Registrierung
Anorganische Verbindungen / MineralienAmerican Mineralogist Crystal Structure DatabaseFrei
Organische-,  Anorganische Verbindungen / Metall-organische VerbindungenCrystallography Open Database (COD)Frei
MineralienMineralogy DatabaseFrei
Biologische MakromoleküleRCSB Protein Data Bank (+ Nucleic Acid Database)Frei
Kleine organische Moleküle / Anorganische Verbindungen / MOFsCambridge Structural Database (CSD)Unterschiedlich
Organische VerbindungenCSD Teaching DatabaseFrei
Metalle / Legierungen CRYSTMETUnterschiedlich
ZeolitheDatabase of Zeolite StructuresFrei
MOFs CoRE DB **Frei

* Größte Datenbank für anorganische Strukturen, u. a. sind das FIZ Karlsruhe und das NIST beteiligt, Demoversionen sind verfügbar, unter anderem hier.
** Die CoRE MOF-Datensätze (rechenfertige, experimentelle MOF-Datenbank) stammen aus der Cambridge Structural Database (CSD) und dem World Wide Web.

Pulverdiffraktometrie

  • PowBase – Durchsuchbare, freie Datenbank mit ca. 200 PDs. [U. Lemans: A. Le Bail]
  • SDPD-D – Structure Determination from Powder Diffraction – Strukturaufklärung aus Pulverdaten – Datenbank mit Literatur-, Programm- und Methodenhinweisen [U. Lemans: A. Le Bail]

Oberflächenstrukturen

MOFs

Kristalle Kristallographische Datenbanken Strukturen Strukturdatenbanken theoretische Grundlagen Kristallographie

Grundlagen und weitere Quellen

Die wichtigsten theoretischen Grundlagen für die Kristallographie finden sich in / bilden  die Internationalen Tabellen für die Kristallographie (International Tables for Crystallography), die derzeit in acht gedruckten Bänden oder im Online-Open Access zur Verfügung stehen. Gleiches gilt für Die Raumgruppentabellen (Space Group Tables), die auch als Band A bekannt sind. Von der Startseite der IUCr gelangt man zum weitreichenden Informationsangebot der International Union of Crystallography.

Symmetrieinformationen

  • Der Bilbao Crystallographic Server bietet umfassende Links zu grundlegenden Symmetrieinformationen, von Punktgruppen bis hin zu magnetischen Raumgruppen.

Anorganische Strukturen

  • Die Website „Open Acess Crystallography“ enthält nützliche Links zu anderen interaktiven Websites.
  • AFLOW ist eine Standardbibliothek kristallographischer Prototypen, die eine vollständige Beschreibung jeder Struktur enthält, einschließlich Formeln für primitive Vektoren, Basisvektoren und AFLOW-Befehle zur Erzeugung standardisierter Zellen [Naval Research Laboratory].

Lehrbücher

Dateiformate

Links zu genaueren Informationen zu den in der Kristallographie verwendeten Dateiformaten:

  • CIF Crystallographic Information File [IUCr]
  • mmCIF Macromolecular Crystallographic Information File [IUCr]
  • PDB Original Protein Data Bank format for macromolecular structures [PDB]
  • CBF Crystallographic Binary File [IUCr]
  • NeXus A Common Data Format for Neutrons and X-rays
  • HDF Hierarchical Data Format [National Center for Supercomputing Applications, Illinois]

Physikalische Daten

Materialwissenschaften

  • MSIT Workplace – kostenpflichtig, einzeln erwerbbare Daten zu Materialbeschaffenheit, Phasendiagrammen und thermodynamischen Daten [Materials Science International Team].

Sonstige

  • Das (kostenpflichtige) Softwarepaket MedeA® erlaubt die Simulation von Materialien (atomare und nanoskalige Berechnungen für die Materialtechnik, Materialoptimierung und Materialentdeckung).
    • Natürlich gibt es noch weitere Softwarepakete, die diesen Zweck erfüllen – z. B. [Infos folgen]