Materiaalitietokannoista

Materiaalitietokannoista ovat digitaalisia arkistoja, jotka keräävät, tallentavat ja jakavat tietoa materiaalien koostumuksesta, rakenteesta ja ominaisuuksista. Niiden tarkoituksena on tukea tutkimusta sekä materiaalien suunnittelua ja optimointia sekä mahdollistaa datalähtöisen löytämisen.

Tietokannat sisältävät esimerkiksi koostumustiedot (kemiallinen koostumus, stoikiometria), rakenteen tiedot (kidejärjestys, a-, b- ja c-akselien pituudet sekä kulmat), sekä kokeelliset ja laskennalliset ominaisuudet (mekaaniset, termiset, sähköiset, optiset). Lisäksi tallennetaan valmistus- ja käsittelytiedot sekä mittaustapa ja epävarmuudet, datan provenance ja versiointi.

Tallennusformaateista yleisimpiä ovat CIF, JSON, XML ja HDF5. Datan jakoon liittyy API-rajapintoja, yhteentoimivuutta tukevia sanastoja ja ontologioita; noudatetaan FAIR-periaatteita (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable). Lisenssit ja viittaukset näkyvät datan käytössä.

Pääsy vaihtelee: osa tietokannoista on ilmaista ja avointa, osa rajoitettua tai lisensioitua. Hakutoiminnot tukevat etsimistä koostumuksen, rakenteen, ominaisuuksien sekä prosessointitapojen perusteella; tulokset voidaan hyödyntää sekä kokeellisesti että laskennallisesti, usein API-rajapintojen kautta.

Esimerkkejä merkittävistä materiaalitietokannoista ovat Materials Project, AFLOWLIB, OQMD sekä NIST Materials Data Repository ja MatWeb. Tällaiset tietokannat nopeuttavat materiaalien suunnittelua, tukevat koneoppimismalleja ja parantavat toistettavuutta sekä avoimuutta. Haasteina ovat datan laadunvarmistus, yhdenmukaisuus ja epävarmuuksien hallinta.