Begriff und Rolle von Regeln: In der Werkstoffwissenschaft bezeichnet der Begriff „Regel“ eine verallgemeinerte, meist empirisch oder halb-empirisch begründete Beziehungsform, die den Zusammenhang zwischen Struktur, Zusammensetzung, Prozessparametern und Eigenschaften beschreibt. Regeln stehen konzeptionell zwischen exakten physikalischen Gesetzen und rein empirischen Korrelationen. Sie dienen der Systematisierung komplexer Phänomene und der schnellen Werkstoffauswahl oder -auslegung.

Charakteristika: Regeln sind typischerweise approximativ, besitzen einen eingeschränkten Gültigkeitsbereich und beruhen auf vereinfachenden Annahmen. Sie können in Form von If‑Then-Aussagen (Heuristiken), grafischen Konstruktionen (z.B. Bänderschemata) oder kompakten Formeln vorliegen. Im Unterschied zu strengen Theoremen werden sie kontinuierlich durch neue experimentelle und ab-initio-Daten kalibriert.

Beispiel Anderson-Regel: Die Anderson-Regel ist ein prominentes Beispiel für eine solche Regel: Sie beschreibt die Bandkanten-Offsets an Heterogrenzflächen durch die Angleichung elektronischer Affinitäten und Bandlücken isolierter Halbleiter. Obwohl sie die reale chemische Bindung und Grenzflächenzustände nur näherungsweise erfasst, ist sie für das Erstdesign von Halbleiter-Heterostrukturen äußerst nützlich.

Bedeutung für Modellbildung und Design: Regelsätze strukturieren Werkstoffdatenbanken, unterstützen High-Throughput-Screening sowie inverse Werkstoffentwicklung und fließen in Machine-Learning-Modelle als physikalisch motivierte Features ein. Eine präzise Kenntnis der Gültigkeitsbedingungen und der zugrunde liegenden Annahmen jeder Regel ist entscheidend, um Fehlschlüsse bei der Übertragung auf neue Werkstoffklassen zu vermeiden.