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MPDSのSiに関する収録データを見てみよう

材料科学のデータサイエンス向けプラットフォームMPDSで 『Si』 に関する収録データを調べてみました。

元素記号『Si』で表されるケイ素は、地球上で二番目に多く存在する元素です。そのほとんどは岩盤や土壌中に二酸化物として存在しますが、ご存知の通りガラスや半導体など多種多様な産業用品に利用されています。では、MPDSにはそんな身近なケイ素についてどのようなデータが収録されているのでしょうか。



 

この記事の目次


●Siに関する収録データ概要
●サイトトップの周期表からSiを選択すると...
  1. Phase diagrams

  2. Crystal structure counts

  3. Physical property counts

  4. Empty table

●さいごに
 

●Siに関する収録データ概要

MPDSに収録されているSiに関するデータの概要を以下に示します。


・ Fig.1. MPDS収録データにおけるSi化合物関連データの割合

Si単体:1.59%

Si, O:1.57%

Si, Fe:1.03%

Si, C:0.734%

・ Fig. 2. MPDS収録物性データの割合

Thermal and thermodynamic properties:28.7%

Phase transition:7.55%

Magnetic properties:11.2%

Electronic and electrical properties:11.6%

Structural properties:20%

・ Fig. 7. MPDS収録結晶構造の割合

Monoclinic:11.1%

Hexagonal:13%

Cubic:13.1%

Orthorhombic:17.4%

Tetragonal:21.5%


●サイトトップの周期表からSiを選択すると...



MPDSでは、サイトトップの周期表から任意の元素を選択することができます。

ページ中上部に見られるように

  1. Phase diagrams

  2. Crystal structure counts

  3. Physical property counts

  4. Empty table

の四項目からデータを表示させることができます。そして、これらのいずれを選択してもページ下部にReported phases of Siが表示され、このPhaseを軸に様々な情報にアクセスすることができます。下図は一部を抜粋しておりますが、Siの場合は全16種の結晶構造が報告されていました。



それでは、順番に情報を見てみましょう。


1. Phase diagrams

Phase diagramsは日本語で相図を意味します。相図とは、物質の三態(固体、液体、気体)における状態を温度や圧力などの熱力学的な状態量と関連づけて表した図で、状態図とも呼ばれます。例えば、合金や化合物の温度や圧力に関しての相図、モデル計算によって得られた系の磁気構造と温度との関係を示す相図などがあります。物質の三態と温度、圧力の関係で、液相と固相の境界が融解曲線、気相と固相の境界が昇華曲線、気相と液相の境界が蒸発曲線であることが一般的ですが、MPDSではどのような図が得られるのでしょうか。周期表にはSiと各元素の化合物に関する相図が描かれています。



ここで、Si cub(立方格子構造)を実際に選択してみました。すると、Siを含む立方格子構造の収録データが表示されます。さらにFe-Ni-Si化合物を選択すると、詳細をみることができます。この場合は、各原子の割合に対する合金の状態を示しています。




2. Crystal structure counts

Crystal structureは日本語で結晶構造を意味します。結晶構造とは、物質中の原子や分子が規則的に配列している固体の構造のことを指し、物質の性質や特徴を決定する重要な要素の一つです。代表的な結晶構造としては、面心立法格子(Face Centerd Cubic; fcc)や体心立法格子(Body Centerd Cubid; bcc)が挙げられます。ページ下部の「Reported phase of Si」を見てください。Siの結晶構造の中から任意のものを選択すると、右側でさらに暗しい構造を確認することができます。


ちなみに、周期表に描かれている円の大きさは各元素とSiの化合物の収録データの数と連動しています。どれか元素(金属)を選ぶと、その金属とSiの化合物の結晶構造や特性を見ることもできます。




3. Physical property counts

Physical propertyは日本語で物性を意味します。物性とは、物質の熱的、機械的、電気的、磁気的、光学的、機械的などの性質を表す言葉で、例としては強度、熱伝導率、電気伝導率などがあげられます。Si cubを選択すると、ページ右下部に下図のような図が表示されました。Siを表す円を中心に様々な物性を表す円が伸びていることがわかります。




円の大きさは収録データ数を示しており、Thermal conductivity、Energy gapといった文字が見られます。試しにThermal conductivityを選択するとしてみましょう。下図のように収録データが一覧表示され、Si化合物の熱伝導率が得られました。



4. Empty table

Empty tableは何も選択しないことを意味します。上述した①~③では周期表にグラフィックが施されていましたが、ここでは何も描かれておらず、下図の通りページ下部に結晶構造のみが表示されています。


●さいごに

いかがだったでしょうか。この記事ではSiに関するデータの見方を紹介させていただきました。

MPDSにはこのほかにも様々な物質のデータが収録されています。また次回以降紹介させていただきます!



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