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标题: 几个与表面及二维材料相关的数据库的小结 [打印本页]

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Author: Uus/pMeC6H4-/キ 时间: 2025-12-30 10:47
标题: 几个与表面及二维材料相关的数据库的小结
本帖最后由 Uus/pMeC6H4-/キ于 2025-12-30 18:32 编辑

Re-shelving day!

论坛经典热帖第一性原理计算学习资料链接大全是非常全面的总结，不过上次更新已有几年。本帖将做一点微小的工作，补充几个最近寻到的与表面及二维材料结构相关的数据库链接，没有特定的罗列顺序。

1. 2DHub.org
https://2dhub.org/是一个专门收集二维材料的网站，既有实验数据集X2DB也有计算数据集如C2DB、范德华双层BiDB、范德华异质结HetDB、量子点缺陷QPOD、二维合金2DAlloys等子集，属于更大的computational materials repository (CMR, https://cmr.fysik.dtu.dk/)项目的一部分。搜索时可以指定完整的化学式（如输入论坛常有人问的MoSi2N4可以找到2020年Science的实验报道与PBE计算的理论结构），也可以用更复杂的语法添加各种限制条件。

例如，对于Ti3C2Tx类MXene材料，用 Ti=3, C=2 可以找到5条实验记录（上）与7条计算记录（下），经典的Ti3C2O2、Ti3C2F2、Ti3C2(OH)2等都有。

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点进Ti3H2C2O2的页面，即可看到基本信息，并下载原胞带真空层的cif文件或注释行含Lattice=字段的extended xyz文件。

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2. Materials Cloud (MC2D, MC3D)
Materials Cloud平台搭载了两个大型材料数据库：MC2D二维材料库https://mc2d.materialscloud.org/，以及MC3D三维材料库https://mc3d.materialscloud.org/。（部分先前资料提及二者时用的链接需要更新。）二者的交互方式基本一致，在元素周期表里选择元素（点击一次为正选、再点击一次为反选），并在下方列表的表头添加选择条件。

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比如甲胺碘化铅CH3NH3PbI3理论正交相对应的MC3D记录mc3d-27461如下所示，点击蓝色按钮可下载PBEsol弛豫所得的cif文件。

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目前MC2D原始文献为：

Mounet et al., Nat. Nanotech. 13, 246-252 (2018). DOI: 10.1038/s41565-017-0035-5
Campi et al., ACS Nano 17, 12, 11268-11278 (2023). DOI: 10.1021/acsnano.2c11510

而MC3D的原始文献为：

Huber et al., arXiv:2508.19223 (2025). DOI: 10.48550/arXiv.2508.19223

3. 2dmatpedia
2D Materials Encyclopedia（主页http://www.2dmatpedia.org/）从Materials Project数据库的结构出发做理论计算，筛选出层状结构后剥离提取出top-down材料，再替换原子衍生出bottom-up材料，目前共有六千多种二维结构。主页上按化学式搜索材料，可以下载到每种材料的VASP输入文件压缩包。除该主页外，数据集也能在Materials Project的MPContribs板块的https://next-gen.materialsprojec ... projects/2dmatpedia找到，允许用的筛选条件稍多一些。

原文：

Ashton et al. Phys. Rev. Lett. 118, 106101 (2017). DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.106101
Zhou, J., Shen, L., Costa, M.D. et al. Sci Data 6, 86 (2019). DOI: 10.1038/s41597-019-0097-3

4. aNANt
https://anant.mrc.iisc.ac.in/apps有几个理论计算的数据库，其中MXene Database收集了形如M1-M2-X-T1-T2的MXene（M1和M2为过渡金属，X为碳或氮，T1和T2为一价官能团），而2D Materials Database收集了形如M-F1-F2的金属六配位八面体并接的二维层状材料。按成分搜索材料时，每点击M1、M2等的一项，元素周期表就会以白底突出显示可选范围，点击其一即为选择。每种材料的页面展示结构、能带和一些数据，将结构右边文本框的内容保存为POSCAR即可。

5. Computational synthesis of substrates by crystal cleavage
另一个2021年的工作将Materials Project的晶体结构批量切面、用VASP计算热力学稳定性，获得了几千个可能作为底物的晶体表面。数据集在materialscloud:2021.121可以下载，理论结构的压缩包theoreticalCleavedSubstrates.zip中包含原始体相晶体及切面优化前后的POSCAR/CONTCAR、k点设置KPOINTS、输入文件INCAR等，另外还有一些实验测定的结构在压缩包experimentalSubstrates.zip里。

原始文献：

Paul, J.T., Galdi, A., Parzyck, C. et al. Computational synthesis of substrates by crystal cleavage. npj Comput Mater 7, 147 (2021). DOI: 10.1038/s41524-021-00608-3

6. Catalysis Hub
https://www.catalysis-hub.org/是专门收集表面吸附反应的数据库，点击Surface Reactions即可按底物与产物、晶面来搜索结构与对应文献。例如在Surface填PtO2、Facet填110可以看到若干反应，点其中一个条目即在下方展开结构、计算设置与文献出处。

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7. oSSD
Open Surface Structure Database (oSSD, https://www.fhi.mpg.de/1017073/oSSD)收集了1974-2004年间发表的与重构、吸附等现象相关的实验表征定量表面结构，数据涵盖原始文献、实验条件、仪器参数、结构组成、晶胞特征等。可以安装作者提供的面向Windows的oSSD软件来查询该数据集，或者用MS Office Access打开https://doi.org/10.17617/3.STDUDV附带的.mdb数据库文件。

但先别急着尝试，似乎因为oSSD软件比较古老、可能与较新的系统有点兼容性问题，我无法在我的Win11电脑上稳定地启动之，很多时候会报错退出，偶尔却又能在关掉报错的对话框之后打开。oSSD显示的是一个正交盒子范围内的原子，导出结构的功能中比较通用的格式只有xyz文件，不便后续生成周期性计算的输入文件。我先放一张软件的截图在这，为了能同时展示各个子窗口的内容而特意调整了布局。

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本帖就介绍到这里，欢迎补充讨论。编辑：补充插入2dmatpedia到列表中。

最后再来个与题无关的彩蛋。众所周知三维的晶体有230种空间群，而网上至少有两个给空间群逐一寻找对应晶体结构实例的工作：

化吧大神Leiem编辑完善中文维基百科的空间群列表时整理的最右边一栏；
波函数分析程序critic2作者A. Otero-de-la-Roza为测试对称性相关的功能而收集的表格。

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