本文约1.3w字，全文阅读约花费20-30分钟。

本文适合：

    1. 材料科学研究人员： 包括学术界和工业界的科研人员、学者和工程师，对材料性能、结构和应用感兴趣的专业人士。

    2. 数据科学与计算科学领域从业者： 对大规模数据处理、模型训练、计算模拟和材料数据库分析有兴趣的数据科学家、计算科学家和信息技术专业人士。

免责声明：

    1. 本文旨在剖析Materials Project大规模材料数据库，提供对其功能和特性的深入了解。所有观点和分析仅代表作者个人意见，不代表Materials Project官方立场。

    2. 本文中可能涉及的数据、信息、和观点仅供参考和研究之用。读者在使用Materials Project数据库或参考本文中提到的信息时，需自行承担风险和责任。作者不对因使用该数据库或本文信息而导致的任何直接或间接损失承担责任。

    3. 鉴于材料科学的不断发展和变化，本文中的观点和分析可能随时间变化而失效。读者应注意查阅最新资料和信息以获取准确和最新的数据。

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一、 Materials project的基本介绍

Materials Project是一个由伯克利加州大学与劳伦斯伯克利国家实验室合作建立的大型开放式在线材料数据库，致力于提供全面的材料性能数据、结构信息和计算模拟结果。该数据集包含了来自高通量第一性原理计算的超过百万种无机材料的数据。其中包括晶体结构、能量特性、电子结构、热力学性质等详尽信息，为研究人员提供了丰富的材料数据资源。

用途：

1. 材料设计与发现： Materials Project的数据可用于加速新材料的设计和发现。研究人员可以通过数据库中的信息预测材料的性能，筛选候选材料，并进行定制化设计。

2. 材料性能预测： 研究人员可利用数据库中的数据进行材料性能预测，如电子结构、热力学性质等，为材料应用和开发提供参考。

3. 教育与研究： Materials Project为学生、教育工作者和研究人员提供了一个学习和研究的平台，帮助他们更深入地理解材料科学领域的知识和应用。

4. 数据驱动的材料科学： 数据科学家和计算科学家可以利用Materials Project的数据进行大规模数据分析和挖掘，探索材料之间的关联性和规律性。

官方资源：

Homepage：Materials Project

github：Materials Project (github.com)

paper： Commentary: The Materials Project: A materials genome approach to accelerating materials innovation | APL Materials | AIP Publishing

二、 Materials project的简单使用

1. 安装mp_api：

   pip install mp_api

2. Mp_api调用：Mpr.summary汇总数据库中包含150k条数据。

   from mp_api.client import MPRester
   import pandas as pd
   
   API_key = '******'  # 该API key需要在官网注册后获取
   
   if __name__ == '__main__':
       with MPRester(API_key) as mpr:
           # 查询
           # docs = mpr.summary.search()  # 查询汇总数据库。不加任何参数，获取全部数据
           docs = mpr.summary.search(elements=["Si", "O"], band_gap=(0.5, 1.0))  # 根据条件检索材料
           # 获取所有可用属性的字段
           list_of_available_fields = mpr.summary.available_fields
           print(list_of_available_fields)
           # 打印第一个材料的属性
           print(docs[0].formula_pretty)  # 化学式：Li3CrSiBO7
           print(docs[0].structure)  # 获取晶体结构
           print(docs[0].volume)  # 获取晶体体积
   
           # 输出列表，并将列表保存为csv文件
           test = pd.DataFrame(docs)  # 转csv内容
           test.to_csv('./a.csv', encoding='gbk')
   

3. 返回格式：MPDataDoc对象列表（包含69个可访问属性），其中包含可通过其属性访问的数据。Debug查看如下：
4. 每个MPDataDoc对象中包含许多可访问属性：
5. 说明：并非给定材料的所有材料项目数据都可以从汇总API端点(summary)获得。要访问剩余数据，必须使用其他端点。有关端点的完整列表，请参阅网站上的API主页。

三、 Materials project的数据字段

本节将梳理所有MPDataDoc对象包含的可访问属性，如果您不清楚自己的任务需要用到哪些属性，或如何在MPDataDoc对象中获得，本节将对您有所帮助。（以下字段均由GPT3.5解释，如解释有错欢迎在评论区指正，笔者会进行详细考证）

概述：MPDataDoc对象共包含69个字段，其中57个字段分别从材料表示、光电性质、力学性质（弹性特性、剪切性质）、物理化学性质（化学组成、物理结构、微观结构）、稳定性和反应性（也属于化学性质）、热力学性质、磁性性质等方面描述材料的性质，其余12个字段与materials project数据库的信息相关。以下所有字段都可以通过诸如docs[0].attr的方式访问到，如果您得到的字段值为None，请阅读materials project的官方文档查找访问方式。

band_gap（带隙）：带隙是价带的最高点与导带的最低点的能量之差，也称能隙（energy gap）。用来衡量半导体的导电性能，带隙越大，电子由价带被激发到导带越难，本征载流子浓度就越低，电导率也就越低。E.g. 0.6769000000000001

bandstructure（带隙结构）：指固体中电子的能量与动量之间的关系。在固体中，电子受到晶格周期性势场的影响，其能量呈现出一种特殊的分布形式，被称为能带。能带结构描述了在固体中电子在不同能级上的分布情况，可以帮助理解固体的电子输运性质、导电性等物理特性。通过研究固体的能带结构，可以了解材料的导电性、绝缘性、半导体性质等重要信息。例如，对于导体来说，其能带结构中存在着部分填充的能级，电子可以在不同能级之间自由移动，从而表现出良好的导电性；而绝缘体的能带结构中带隙较大，禁止带中没有电子存在，因此表现出很高的电阻性。

builder_meta(数据元信息)：数据条目在materials project中的元信息。

bulk_modulus（体模量）：表示材料在受到均匀外力作用时体积变化的抗性能力。它是衡量材料在三维空间中各向同性变形（即等方变形）时所表现出的抗性能力的参数。在材料科学和工程中，体模量是一个重要的材料力学性质，对于描述材料的弹性特性、变形行为和应力响应具有重要意义。(取值都是None，尚未清楚如何获取)

cbm(导带最小能量,conduction band minimum)：指固体材料中导带（conduction band）中最低能级的能量值，描述材料导电性能的重要参数之一。较低的导带最小能量通常意味着更好的导电性能，因为电子更容易跃迁到导带中并参与导电过程。E.g. 1.9843

chemsys（材料化学体系，chemical system）：用于描述材料中各种元素的组合情况。通过chemsys字段，可以了解材料所包含的元素种类以及它们的比例和组合方式。不同元素的组合会直接影响材料的结构、性质和应用。如果chemsys字段的取值为"Fe-O"（str类型），那么表示这个材料体系由铁（Fe）和氧（O）两种元素组成。这种信息对于理解材料的磁性、导电性等方面是至关重要的。总的来说，chemsys字段在MPDataDoc数据结构中用于标识和描述材料的化学成分，提供了重要的化学信息，有助于深入理解材料的特性和行为。

composition（材料化学组成，chemical composition）：提供了材料中各种元素的组合和相对比例信息。通过composition字段，可以清楚地了解材料中包含的不同元素及它们的数量比例。这对于确定材料的化学性质、稳定性和反应性等方面至关重要。通常情况下，composition字段的取值是一个字典或类似的数据结构，其中包含元素和相应的原子数或摩尔分数。例如，一个材料的composition字段取值为{"Fe": 2, "O": 3}，那么表示该材料由2个铁原子和3个氧原子组成。这种化学组成信息对于研究人员来说是非常有用的，可以帮助他们分析材料的结构、性质和反应特性，为材料设计和应用提供重要参考。E.g. Li6 Cr2 Si2 B2 O14

composition_reduced（简化处理后的材料化学组成，reduced chemical composition）：提供了材料中元素的简化表示，通常是将其化学组成中的元素按照一定规则进行简化或归并而得到的结果。简化化学组成可以帮助研究人员更清晰地理解材料的基本化学成分，减少冗余信息，简化数据处理和分析。通常情况下，composition_reduced字段的取值也是一个字典或类似的数据结构，包含简化后的元素和相应的原子数或摩尔分数。例如，一个材料的composition_reduced字段取值为{"A": 1, "B": 2}，那么表示该材料的化学组成被简化为含有1个A元素和2个B元素。E.g. Li3 Cr1 Si1 B1 O7（相当于composition字段的数值约分）

database_IDs（数据库标识符，database identifiers）：这个字段包含了一个或多个来源于不同材料数据库的唯一标识符，用于跟踪和识别材料数据的来源。

decomposes_to（材料的分解产物，decomposition products）：这个字段包含了材料在特定条件下发生分解反应时可能生成的产物信息。了解其可能的分解产物可以帮助研究人员预测材料在不同环境或温度下的稳定性和反应性，以及分解过程中可能产生的新材料或物质。该字段的取值通常是一个列表，包含了可能的分解产物及其相应的化学组成或其他相关信息。这有助于研究人员更全面地了解材料的性质和行为。

density（材料密度）：密度是指单位体积内的质量，通常以克/立方厘米（g/cm³）或千克/立方米（kg/m³）为单位。密度可以提供关于材料本身结构和组成的重要信息，研究人员可以了解材料的紧密程度以及其质量和体积之间的关系。这对于计算材料的质量、设计材料的工程应用、以及预测材料的物理和化学性质都非常重要。E.g. 2.786899805820588

density_atomic（每个原子在材料中的平均密度）：指材料中每个原子所占据的空间体积，通常以单位体积内原子数目表示。这个值可以帮助研究人员了解材料的原子排列密度和原子之间的空间关系，研究人员可以更深入地研究材料的原子结构和原子间的相互作用，对于计算材料的电子结构、物理化学性质、热力学性质和力学性质都具有重要意义。

deprecated（废弃）：用来指示某个数据或属性已被弃用或不推荐使用。当一个数据或属性被标记为deprecated时，意味着该数据或属性已经过时或不再建议在新的应用程序开发或数据处理中使用。

deprecation_reasons（废弃原因）：指示数据字段被弃用的原因。有助于开发者了解何时以及为什么应该停止使用特定字段，以便他们可以相应地调整其代码和数据处理逻辑。

dos(材料态密度,Density of States)：DOS表示在能量空间中具有特定能量区间的电子态数目，对于研究材料的电子结构和性质非常重要。dos字段中包含了关于材料的电子态密度随能量的变化情况，通常以能级和态密度值的数据对形式存储。通过分析dos字段中的数据，可以了解材料的能带结构、电子行为以及其他与电子态有关的信息.

dos_energy_down（能带结构中某个能级/能量的下限）：用于描述能带结构中某个能级（能量）的下限，对于能带计算和能级分析非常重要，可以确定能带结构中某个能级的能量范围，从而帮助研究人员更好地理解材料的电子结构和性质。

dos_energy_up（能带结构中某个能级/能量的上限）：用于指示某个能级的最高能量值，对于能带计算和能级分析非常重要。通过dos_energy_up字段，可以确定能带结构中某个能级的能量范围，从而帮助研究人员更好地理解材料的电子结构和性质。

e_electronic（材料电子能级，Electronic Energy Levels）：该字段包含材料中电子的能级信息，通常以能级和对应的能量值的数据对形式存储。通过分析e_electronic字段中的数据，可以了解材料中电子的能级分布、能带结构以及电子在材料中的行为，有助于深入理解材料的电子性质和潜在应用。

e_ij_max（电子之间最大的相互作用能，maximum electronic interaction energy）：该字段提供了关于材料中电子之间相互作用的最大能量值，对于研究材料的电子结构、电子间相互作用以及材料性能具有重要意义。

e_ionic（材料离子能级，Ionic Energy Levels）：该字段包含了材料中离子的能级信息，描述了材料中离子的能级分布情况。离子能级对于理解材料的结构、化学性质、稳定性非常重要，因为离子在材料中的位置和能级决定了材料的电子结构和化学反应特性。通过分析e_ionic字段中的数据，可以了解材料中离子的能级分布情况，有助于揭示材料的离子结构、电荷分布以及离子间相互作用。

e_total（材料的总能量，total energy）：该字段包含了材料系统的总能量值，是描述材料的稳定性和相对能量的重要参数。总能量是材料中所有粒子（原子、离子、电子等）相互作用的结果，对于研究材料的结构稳定性、相变行为、反应性能等方面至关重要。通过分析e_total字段中的数据，可以比较不同材料的总能量，评估材料的稳定性和相对稳定性，为材料设计和性能预测提供有价值的参考。

efermi（费米能级，Fermi level）：费米能级是固体物理学中一个非常重要的概念，它代表了固体中电子的能级分布情况。费米能级决定了材料的导电性质，如金属、半导体或绝缘体的分类，以及材料的电子输运性能。E.g 1.19462328

elements(材料的元素信息)：该字段包含了构成材料的各种元素及其相关属性，如元素符号、原子序数、原子量等。通过elements字段，可以了解材料的化学组成，包括其中包含的每种元素及其相对比例。E.g. [Element B, Element Cr, Element Li, Element O, Element Si]

energy_above_hull（材料的相对稳定性信息）：该字段表示了一个给定材料在晶体结构相同的情况下，与最稳定的结构相比的能量差，即该材料的能量相对于准晶态（hull）的能量的偏离值。该字段可以评估材料的热力学稳定性。能量值越低，表示材料越接近稳定态，而能量值越高则意味着材料相对不稳定。E.g. 0.08612341074787189

energy_per_atom(材料的每个原子的平均能量)：该字段表示了材料中每个原子的能量贡献，是将总能量与材料中的原子数相除得出的平均值。该字段可以评估材料的稳定性和能量特征。较低的能量值通常表示材料结构较稳定，而较高的能量值可能暗示着材料结构的不稳定性。E.g. -7.358134325 (电子从无穷远靠近原子核时，系统总能量下降，因此平均能量可能为负值)

equilibrium_reaction_energy_per_atom（材料之间平衡反应的每个原子的平均能量变化）：该字段表示了材料之间反应的热力学能量变化，以每个原子的平均能量为单位。可以帮助研究人员评估不同材料之间的反应热力学稳定性。负值表示反应是放热的，正值表示反应需要吸收能量。通过这个字段，研究人员可以比较不同反应之间的能量变化，并了解物质转化的热力学特征。

es_source_calc_id（与材料数据相关的计算源的唯一标识符）：该字段记录了生成该数据的计算任务或计算过程的标识符。通过es_source_calc_id字段，研究人员可以追溯到生成该材料数据的具体计算任务或计算流程。这个字段的值可能包括计算任务的ID、计算程序的版本号、计算参数等信息，帮助用户了解数据的来源和计算背景。

formation_energy_per_atom（每个原子的形成能量）：段表示了材料在其稳定形态下形成时每个原子的平均能量变化。可以被用来评估材料的稳定性、相对能量和热力学稳定性。负值表示材料相对于其组成元素是稳定的，而正值则表示材料相对于其组成元素是不稳定的。E.g. -2.5773364843589737

formula_anonymous（材料的化学式的匿名表示）：该字段的作用是为了保护材料的具体化学组成信息，同时仍提供一种可以识别和比较材料的方式。通过使用formula_anonymous字段，研究人员可以在不公开具体化学式的情况下，仍能够识别和区分不同材料。这对于保护知识产权、保密性和隐私性非常重要，尤其是对于商业机密或敏感材料数据。E.g. 'ABCD3E7' (原化学式为Li3 Cr1 Si1 B1 O7)

formula_pretty（化学式的美观表示）：该字段的作用是提供一个易于阅读和理解的化学式格式，使用户能够直观地了解材料的组成。E.g. 'Li3CrSiBO7'

grain_boundaries（晶界）：指相邻的晶粒之间的界面或边界，其中晶体结构的排列方式发生变化。在MPDataDoc数据类型中，grain_boundaries字段可能用于描述材料中晶界的性质、类型或分布情况。晶界在材料的性能和行为中起着重要作用，因为它们可以影响材料的力学性能、导电性能、热传导性能等。因此，对晶界的理解和表征对于研究材料的性质和行为具有重要意义。通过grain_boundaries字段，研究人员可以记录和分享关于晶界的信息，比如晶界的类型（如晶界角、晶界位错等）、晶界能量、晶界迁移能等。这有助于促进对材料晶界特性的研究和理解。

has_props（是否包含特定属性）：该字段用于指示该数据文档是否包含特定的属性（properties）信息。属性通常是描述材料特性、性能或其他相关信息的数据项，比如晶体结构、密度、能带结构、磁性等。通过has_props字段，可以快速确定一个数据文档是否包含与材料特性相关的属性信息。这有助于用户在浏览大量数据时快速筛选出包含特定属性信息的文档，从而更有效地获取所需的信息。

has_reconstructed（材料是否重构）：该字段用于指示该数据文档所描述的材料是否发生过重构（reconstruction）。重构通常指的是材料表面或界面结构的改变，导致其具有与体相不同的结构特征。通过has_reconstructed字段，用户可以了解到该数据文档所描述的材料是否存在重构现象。重构对材料的性能和特性会产生重要影响，因此这个字段可以帮助研究人员更好地理解材料的结构特征和性质变化。

homogeneous_poisson（材料是否符合均匀泊松分布）：该字段用于指示该数据文档所描述的材料是否符合均匀泊松分布（homogeneous Poisson distribution）。泊松分布是概率论中一种描述事件发生次数的离散概率分布，而均匀泊松分布则指事件在时间或空间上是均匀分布的情况。该字段可能用于描述材料内部结构的均匀性，即是否符合泊松分布的特征。这可以帮助研究人员了解材料的微观结构特征、事件发生的规律性，以及可能影响材料性能的因素。

is_gap_direct（是否为直接能隙）：该字段用于指示材料的能隙（band gap）是否为直接能隙（direct band gap）。在固体物理学中，材料的电子能带结构对其性质和应用具有重要影响，而能隙是指导电子结构和光学性质的关键参数之一。如果is_gap_direct字段为True，则表示该材料的能隙为直接带隙，即价带和导带在动量空间内的最小能量差异发生在相同的动量点上。直接带隙材料通常具有较好的光电特性，适用于光电器件等领域；相反，如果is_gap_direct字段为False，则表示该材料的能隙为间接带隙，即价带和导带在动量空间内的最小能量差异发生在不同的动量点上。间接带隙材料在一些应用中可能表现出不同的特性。E.g. False

is_magnetic（材料是否有磁性）：磁性是材料特性的重要方面，对于许多应用如磁存储、传感器、磁共振成像等具有关键意义。is_magnetic字段为True，则表示该材料是具有磁性的，即在外加磁场下会表现出磁性行为，如磁化、磁导等。这意味着材料内部存在磁性有序结构或自旋排列，可能会影响材料的磁性性质和行为；如果is_magnetic字段为False，则表示该材料是非磁性的，即在外加磁场下不会表现出磁性行为。这种材料在磁性方面通常表现为顺磁性或反磁性，即对外磁场的响应相对较弱或负向。E.g. True

is_metal（是否为金属）：金属是一类具有良好导电性和导热性的材料，通常具有共价键和金属键的特征，其电子结构中存在自由电子，使其表现出特殊的电子输运性质。is_metal字段为True，则表示该材料是金属性质的，具有良好的电导率和热导率;is_metal字段为False，则表示该材料不是金属，可能是绝缘体、半导体或其他类型的材料。这些材料的电子结构和导电性质与金属有所不同，可能表现出不同的电子输运特性和应用潜力。E.g. False

is_stable（材料是否是稳定的）：稳定性是材料科学中一个关键的特性，影响着材料的制备、储存和应用。is_stable字段为True，则表示该材料是稳定的，即在一定条件下具有较好的热力学稳定性和化学稳定性。这意味着该材料在特定的环境中不会发生显著的结构变化或分解，能够长期保持其性质和功能；is_stable字段为False，则表示该材料可能是不稳定的，即存在某种形式的不稳定性，可能在特定条件下发生相变、分解或其他不利的反应。这种情况下，需要进一步研究和优化材料的结构或环境以提高其稳定性。E.g. False

last_updated（最后一次更新的时间）：这个字段的作用是为了跟踪数据的更新历史，帮助用户了解数据的时效性和可靠性。 e.g. 2023-11-22 19:38:19.372000

material_id（材料唯一标识）：该字段的作用是为每种材料分配一个独特的标识符，以便在数据库或数据集中准确地识别和定位该材料。E.g. mp-773206

n(表示数据样本或数据点的数量)：该字段的作用是提供关于数据规模和样本量的信息，帮助用户了解数据的数量级和数据集的大小。

nelements(材料的化学元素数量)：这个字段的作用是提供关于材料组成的信息，指示该材料中包含的化学元素种类数量。 e.g. 5

nsites（材料中的晶格位置或原子位置的数量）：这个字段的作用是提供关于材料中原子数目或晶格位置数目的信息，帮助用户了解材料的结构和组成。通过nsites字段，用户可以了解一个材料中包含的原子数目或晶格位置数目。这对于研究材料的晶体结构、原子排列和晶格参数具有重要意义，有助于揭示材料的结构特征和性质。在材料科学领域，材料的晶体结构和原子排列对其性能和应用具有重要影响。nsites字段可以帮助研究人员快速了解材料中的原子数目或晶格位置数目，为进一步的分析、模拟或设计提供基础数据。E.g. 26

num_magnetic_sites（材料中具有磁性的原子位置或晶格位置的数量）：该字段的作用是提供关于材料中磁性原子数目或磁性晶格位置数目的信息，帮助用户了解材料的磁性特性。用户可以了解一个材料中具有磁性的原子数目或晶格位置数目。这对于研究磁性材料的磁性结构、磁矩分布和磁性性质具有重要意义，有助于揭示材料的磁性特征和行为。E.g. 2

num_unique_magnetic_sites（材料中不同磁性原子位置或晶格位置的数量）：该字段的作用是提供关于材料中独特磁性原子数目或独特磁性晶格位置数目的信息，有助于了解材料中不同磁性位置的多样性和分布情况。用户可以了解一个材料中不同磁性原子位置或晶格位置的数量，从而揭示材料中磁性位置的多样性和独特性。这对于研究材料的磁性结构、磁矩分布以及磁性相互作用具有重要意义，有助于深入理解材料的磁性特性。E.g. 2

ordering(描述材料的原子排列或结构中的有序性或无序性)：该字段的作用是指示材料中原子的排列方式，以便研究人员了解材料的结构特征和性质。用户可以了解材料中原子的排列方式是有序的还是无序的。在材料科学领域，材料的原子排列方式对于其性质、稳定性和功能具有重要影响。因此，ordering字段提供了关于材料结构的有用信息，有助于研究人员理解材料的结构特征和性质。E.g. 'FM'

origins(数据来源)：该字段可能包含有关数据生成过程的信息，例如计算方法、模型假设，以及其他相关细节，会与一些task_id关联。通过查看"origins"字段，研究人员可以了解数据的背景信息，以便更好地理解和解释数据的含义和可靠性。

possible_species（材料相关的可能元素种类）：该字段列出了在给定材料系统中可能存在的元素种类，这有助于研究人员了解材料的成分范围和可能的化学组成。研究人员可以确定哪些元素可能存在于特定的材料中，从而有助于进行进一步的研究和分析。E.g. ['O2-', 'Li+', 'Si4+', 'B3+', 'Cr4+']

property_name：用于指示所报告的属性或性质的名称(存疑)。E.g. 'summary'

shape_factor（描述材料的形状因子）：该字段通常包含有关材料微观结构或晶体形貌的信息，以帮助研究人员对材料的形状和结构特征进行定量描述和分析。研究人员可以了解材料颗粒、晶体或结构的形状特征，这在材料科学和工程领域中具有广泛的应用，例如在材料合成、晶体生长、光学性质等方面。

shear_modulus（材料的剪切模量）：剪切模量是描述材料抵抗形变时产生的剪切力的能力，是衡量材料抗剪切变形性能的重要物理参数之一。剪切模量是指材料在受到剪切应力作用时单位面积内所产生的剪切应变，通常以G表示。剪切模量是材料的重要力学性能参数之一，对于研究材料的弹性性质、变形行为、强度等方面具有重要意义。

structure（描述材料结构的信息）：该字段通常包含了材料的晶体结构数据，例如晶胞参数、原子坐标、晶体结构类型等。研究人员可以获取有关特定材料的结构信息，这对于理解材料的晶体结构、晶格参数、晶体对称性等是至关重要的。这些结构信息对于预测材料的性质、进行计算模拟、设计新材料等方面都非常关键。

surface_anisotropy（描述材料的表面各向异性）：表面各向异性是指材料的表面在不同方向上对特定性质（如表面能、表面形貌、吸附性质等）的响应不同。帮助研究人员了解材料表面的特性在不同方向上的变化情况，这对于理解材料表面的性质、设计具有特定表面特性的材料以及研究表面反应等方面都具有重要意义，特别是在表面催化、纳米材料设计和表面修饰等方面。

symmetry（描述材料的晶体对称性信息）：晶体对称性是指晶体结构在空间中具有的对称操作，包括旋转、镜面反射等操作，这些对称操作可以帮助我们理解晶体结构的特征以及预测材料的性质。晶体对称性直接影响材料的物理性质、光电性能、热力学行为等方面。

task_ids（与特定材料相关的计算任务的唯一标识符）：这些任务可以是计算材料性质的第一性原理计算、结构优化、能带计算等。研究人员可以追踪和识别与特定材料相关的不同计算任务，以便更好地管理和分析计算结果。每个计算任务都会有一个唯一的任务ID，通过该ID可以定位到计算任务的详细信息，包括计算参数、计算结果、计算方法等。

theoretical（指示材料数据的来源是否为理论计算）：标识数据是通过理论计算得出的，而非实验测量得到的。通过"theoretical"字段，用户可以清晰地了解到某个材料数据的来源，即该数据是基于理论计算模拟获得的。这对于研究人员在使用材料项目数据库中的数据时非常重要，因为理论计算数据可能会受到计算方法、模型假设等因素的影响，与实验数据可能存在一定的差异。E.g. True

total_magnetization(存储材料的总磁矩)：该字段的作用是记录材料在磁场中的总磁矩大小，以提供关于材料磁性质的重要信息。磁矩是描述材料在外部磁场中的磁性行为的一个重要参数。可以帮助研究人员研究材料的磁性质、磁矩的起源以及可能的应用领域。E.g. 3.9999149

total_magnetization_normalized_formula_units（存储归一化单位配方的总磁矩）：该字段的作用是记录材料在单位配方下的总磁矩大小，使得不同化学计量的材料之间的磁性质可以进行比较和分析。研究人员可以更好地比较不同化学计量的材料在磁性质上的表现，而不会受到化学计量的影响。这种归一化的做法有助于简化数据分析，使得研究人员可以更直观地比较材料之间的磁性质差异，这对于研究材料的磁性质特征、磁相变等方面非常有帮助。E.g. 1.99995745

total_magnetization_normalized_vol（存储归一化到单位体积的总磁矩）：该字段的作用是记录材料在单位体积下的总磁矩大小，使得不同体积的材料之间的磁性质可以进行比较和分析。研究人员可以更好地比较不同体积的材料在磁性质上的表现，而不会受到样品尺寸的影响。这种归一化的做法有助于研究人员更全面地理解材料的磁性质特征，无论材料的具体尺寸如何，有助于研究人员更深入地了解材料的磁性质，从而推动磁性材料的研究和应用。E.g. 0.015003925468217978

types_of_magnetic_species（记录材料中存在的不同类型的磁性物种）：该字段的作用是指示材料中具有磁性的原子种类或离子种类，以便更详细地描述材料的磁性质。研究人员可以了解材料中哪些原子或离子贡献了磁矩，从而深入研究材料的磁性来源和机制，可以帮助研究人员更全面地理解材料的磁性行为和性质。E.g. [Element Cr]

uncorrected_energy_per_atom（存储每个原子的未校正能量）：该字段的作用是记录材料中每个原子在未经过任何校正或修正的情况下的能量值。未经校正的能量通常是指在计算材料能量时，没有考虑到各种校正项（例如零点能校正、溶剂校正等）的能量值。这个值可以提供材料在计算过程中的初始能量参考，然后通过添加适当的校正来得到更准确的总能量值。研究人员可以更好地理解材料的能量计算过程，并对计算结果进行更深入的分析和处理。E.g. -6.834442017307692

universal_anisotropy(记录材料的普遍各向异性)：该字段的作用是描述材料在磁性方面的各向异性，即材料在不同方向上的磁性性质是否有显著差异。普遍各向异性是指材料在反映磁性行为时，其性质随着不同方向的改变而展现出的不同特征。这种各向异性可以由磁化率、磁各向异性能量等物理量来描述。通过了解材料的普遍各向异性，研究人员可以更深入地研究材料的磁性特性，包括磁矩方向性、磁性相互作用等方面。这对于设计和开发具有特定磁性需求的材料以及理解材料的磁性行为都具有重要意义。

vbm（材料的价带顶部，Valence Band Maximum）：该字段的作用是描述材料中价带的最高能级，即最高占据能级的能量值。VBM的位置对于材料的导电性、光学性质等都具有重要影响。了解VBM有助于研究人员评估材料的电子结构特征，比如半导体材料的带隙大小、电子-空穴对的形成等。这对于材料的性能预测和设计具有重要意义。E.g. 1.3074

volume(记录材料的晶胞体积)：该字段的作用是描述材料晶胞的体积大小，即单位晶胞所占据的空间大小。晶胞体积是描述材料结构和晶体学特征的重要参数之一，对研究材料的物理性质和化学性质具有重要意义。晶胞体积的大小还可以用于计算材料的密度、压缩性等物理性质，以及预测材料的稳定性、相变行为等。E.g. 266.5912269740881

warnings（警告信息）：提供与数据相关的警告信息，以帮助用户正确理解和使用数据。

weighted_surface_energy（记录材料的加权表面能）：该字段的作用是描述材料在表面上的能量特征，通过加权表面能可以评估材料的表面稳定性和反应性。加权表面能是指在材料的表面上单位面积上的能量，通常通过对表面能进行加权平均计算得到。这个值可以反映材料的表面活性，对于研究材料的表面吸附、表面反应等过程具有重要意义。这对于设计催化剂、理解表面吸附行为、预测表面反应活性等方面具有重要意义。

weighted_surface_energy_EV_PER_ANG2（记录材料的加权表面能量）：单位为电子伏特每平方埃（eV/Ų）。与"weighted_surface_energy"类似，都是用来描述材料的表面能特征，但是单位不同。"weighted_surface_energy_EV_PER_ANG2"字段中的数值表示材料在单位平方埃表面积上的能量。这个值可以帮助研究人员评估材料的表面稳定性、表面反应性以及与表面相关的物理化学性质。通过这个字段，研究人员可以比较不同材料的表面能量，从而更好地理解材料的表面特性和在各种应用中的潜在表现。

weighted_work_function（记录材料的加权功函数）：功函数是指材料表面释放电子所需的能量，通常以电子伏特（eV）为单位。加权功函数是指在考虑不同表面可能性的情况下计算的功函数平均值。描述材料的电子释放特性，即表面电子的释放能量。功函数是表征材料表面电子释放能力的重要参数，对于理解材料的电子结构、表面反应性以及材料在光电器件中的应用具有重要意义。对于设计光电器件、理解材料的电子结构以及研究表面电子反应等方面非常有帮助。

xas（记录X射线吸收光谱，X-ray Absorption Spectroscopy）：XAS是一种用于研究材料电子结构的实验技术，通过测量材料吸收X射线的能量来获得关于材料内部原子结构和电子态的信息。研究人员可以对材料进行更深入的电子结构分析，了解材料的化学键性质、电子态分布等重要信息。这对于设计新材料、理解材料性能以及预测材料在各种应用中的表现具有重要意义。