Publication

Comparing crystal structures with symmetry and geometry

Résumé

Measuring the similarity between two arbitrary crystal structures is a common challenge in crystallography and materials science. Although there are an infinite number of ways to mathematically relate two crystal structures, only a few are physically meaningful. Here we introduce both a geometry-based and a symmetry-adapted similarity metric to compare crystal structures. Using crystal symmetry and combinatorial optimization we describe an algorithm to arrive at the structural relationship that minimizes these similarity metrics across all possible maps between any pair of crystal structures. The approach makes it possible to (i) identify pairs of crystal structures that are identical, (ii) quantitatively measure the similarity between crystal structures, and (iii) find and rank structural transformation pathways between any pair of crystal structures. We discuss the advantages of using the symmetry-adapted cost metric over the geometric cost. Finally, we show that all known structural transformation pathways between common crystal structures are recovered with the mapping algorithm. The methodology presented in this study will be of value to efforts that seek to catalogue crystal structures, identify structural transformation pathways or prune large first-principles datasets used to parameterize on-lattice Hamiltonians.

À propos de ce résultat
Cette page est générée automatiquement et peut contenir des informations qui ne sont pas correctes, complètes, à jour ou pertinentes par rapport à votre recherche. Il en va de même pour toutes les autres pages de ce site. Veillez à vérifier les informations auprès des sources officielles de l'EPFL.
Concepts associés (32)
Cristal
vignette|Cristaux. vignette|Cristaux de sel obtenus par cristallisation lente dans une saumure à température ambiante. Un cristal est un solide dont les constituants (atomes, molécules ou ions) sont assemblés de manière régulière, par opposition au solide amorphe. Par « régulier » on veut généralement dire qu'un même motif est répété à l'identique un grand nombre de fois selon un réseau régulier, la plus petite partie du réseau permettant de recomposer l'empilement étant appelée une « maille ».
Structure cristalline
La structure cristalline (ou structure d'un cristal) donne l'arrangement des atomes dans un cristal. Ces atomes se répètent périodiquement dans l'espace sous l'action des opérations de symétrie du groupe d'espace et forment ainsi la structure cristalline. Cette structure est un concept fondamental pour de nombreux domaines de la science et de la technologie. Elle est complètement décrite par les paramètres de maille du cristal, son réseau de Bravais, son groupe d'espace et la position des atomes dans l'unité asymétrique la maille.
Système cristallin cubique
En cristallographie, le système cristallin cubique (ou isométrique) est un système cristallin qui contient les cristaux dont la maille élémentaire est cubique, c'est-à-dire possédant quatre axes ternaires de symétrie. Il existe trois types de telles structures : cubique simple, cubique centrée et cubique à faces centrées. Classe cristalline Le tableau ci-dessous fournit les numéros de groupe d'espace des tables internationales de cristallographie du système cristallin cubique, les noms des classes cristallines, les notations Schoenflies, internationales, et des groupes ponctuels, des exemples, le type et les groupes d'espace.
Afficher plus
Publications associées (48)

Six new transformation pathways connecting simple crystal structures and common intermetallic crystal structures

Anirudh Raju Natarajan

Continuous pathways that connect different crystal structures can play a crucial role in determining the mechanisms with which structural phase transformations occur. The number of known pathways connecting metallic phases, such as the Bain path and the Bu ...
2021

Structural investigation of InSe layered semiconductors

Helmuth Berger, Daniela Pacilè

During the last decade, III-VI layered semiconductors (GaSe, InSe, GaS, etc.) have emerged as potential candidates for various applications, such as FET and optoelectronic devices. The properties of this class of layered materials are strongly dependent on ...
2020

Discovering hierarchies among intermetallic crystal structures

Anirudh Raju Natarajan

The crystal structure of a compound plays an important role in determining its properties. Here we analyze over 4000 intermetallic compounds, and we identify a hierarchical relationship between their crystal structures. By considering each intermetallic co ...
2020
Afficher plus
MOOCs associés (7)
Systèmes d’Information Géographique 1
Organisé en deux parties, ce cours présente les bases théoriques et pratiques des systèmes d’information géographique, ne nécessitant pas de connaissances préalables en informatique. En suivant cette
Systèmes d’Information Géographique 1
Organisé en deux parties, ce cours présente les bases théoriques et pratiques des systèmes d’information géographique, ne nécessitant pas de connaissances préalables en informatique. En suivant cette
Geographical Information Systems 1
Organisé en deux parties, ce cours présente les bases théoriques et pratiques des systèmes d’information géographique, ne nécessitant pas de connaissances préalables en informatique. En suivant cette
Afficher plus