Morphology——晶体形貌预测工具

From Atomic Arrangement to Crystal Shape

当晶体在平衡条件下生长时，其宏观形状和形貌由晶体表面自由能的最小值决定，而表面自由能又由微观原子间作用力决定。原子间作用力可用于原子模拟，因此第一性原理计算已成为预测晶体形貌的方法。同时，通过宏观观察晶体和微晶的形貌，可以在微观层面上深入了解材料的细节。特别是，在使用扫描电子显微镜（SEM）用于材料样品分析时，其图像可揭示单个微晶的形貌信息。

MedeA Morphology模块可利用晶格参数、空间群对称性、相对表面稳定性信息来模拟晶体的形貌。Wulff提出，从给定晶体表面到晶体内部公共点的表面法线长度与其表面能成正比，事实上，以这种方式构造的晶体形貌可使其表面自由能最小化。晶面的相对稳定性计算是通过Bravais、Friedel、Donnay和Harker提出的规定来实现的。这些规定可用于计算材料的表面能。

例如，Cr₂O₃的形貌如下图所示。它是基于MedeA InfoMaticA提供的晶格参数和空间群对称性以及Davies等人的表面能数据得来。正如预期那样，Cr₂O₃的形貌为刚玉结构的菱形形貌。

MedeA Crystal Morphology Screenshot: Morphology of Cr2O3as based on reported surface energies

功能特点：

• 与MedeA InfoMaticA数据库好兼容

• 使用晶格参数和空间群对称性作为输入生成形态的直观用户界面

• 相对表面稳定性由Bravais、Friedel、Donnay和Harker引入的规则自动确定或者，可以使用计算或测量的表面能

• 使用Wulff结构模拟晶体形貌

• 交互式形貌预测、灵活选择相对稳定的表面

• Morphology文件可以保存以供以后使用

• 通过各种可视化选项优化结果的图形表示形貌模型

所需模块：

• MedeA Environment

推荐模块：

• MedeA VASP

• MedeA LAMMPS