卡内基科学研究所 信用:CC0公共领域 你听说过“形式服从功能”这句话吗？在材料科学中，函数遵循形式
卡内基的奥利维尔·加涅和合作者马尼托巴大学的弗兰克·霍桑的新研究对结构不对称的原因进行了分类，有些令人惊讶，这些原因支持了晶体的有用特性，包括铁电性、光致发光和光伏能力
他们的发现发表在本周的《国际晶体学联盟杂志》上
“理解不同的键排列如何传达各种有用的属性是材料科学的核心，”加涅解释说
“对于这个项目，我们特别感兴趣的是键长的变化对材料最令人兴奋的特性意味着什么，以及如何为它们的优化创建一个框架
" 这是加涅和霍桑研究晶体结构键长可变性的系列论文的第五部分，也是最后一部分
这一次，他们集中研究由氧和过渡金属元素组成的化合物
描绘周期表
过渡金属构成了它的中心部分——形成了一座桥梁，连接着左右两边较高的元素塔
像所有金属一样，它们可以传导电流
它们还具有广泛的化学和物理特性，包括可见光发射、延展性和磁性
许多东西，如黄金、白金和白银，因其价值而受到珍视
包括铁、镍、铜和钛在内的其他元素对工具和技术至关重要
过渡金属形成各种有用化合物的能力在很大程度上归功于它们电子的特殊三维构型
因此，它们在化合物中形成的键可以是不对称的
但是加涅和霍桑想知道是否有其他导致键长变化的原因
“这是一个百年来的老问题，”加涅解释道
“像莱纳斯·鲍林和维克多·戈德施密特这样的人把这个话题作为他们的主要研究兴趣之一；然而，当时数据根本不存在
" 加涅和霍桑分析了来自3，814个晶体结构的147种构型中63种不同过渡金属离子与氧成键的键长数据，并开发了两个新的不对称成键上下文指数
霍索恩解释说:“这些指数让我们能够找出不对称键合排列背后的不同原因，这有望让我们在预测和合成新材料时利用它们所传达的特性。”
令他们惊讶的是，他们发现晶体的内部结构经常自发地扭曲，这是其键网络连接的唯一功能，他们表明这种效应比由电子效应或任何其他因素引起的扭曲发生得更频繁
“我们怀疑一些键长的变化源于晶体结构的控制，但我们不认为这是无机固体键长变化的主要因素，”加涅解释说
“这是一种完全独立的机制，目前的固态化学概念对此没有解释；自从晶体学的早期就被忽视了
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