阐明与晶体形状预测相关的问题
Crystal Habit有几个常用的中文翻译,比如水晶习惯、水晶习惯、水晶习惯……养过水晶的同学应该都知道,这种水晶的形状是受很多因素影响的。有兴趣的同学可以阅读:
想要详细研究这些主题的学生需要坐下来阅读一本有关晶体生长的专着。
上图是硫酸钾的晶体结构(图片来自 Mullin, JW (1993). Crystallization, 3rd ed. Butterworth-Heinemann: London. 经许可。)
那么有没有办法预测晶体形状呢?是的,但是涉及的因素太多了。稍后有机会我们会详细讨论这个问题。估计从事药物研究的老师和同学会更感兴趣。
今天主要和大家聊的是BFDH预测晶体形状的问题。
Bravais-Friedel Donnay-Harker (BFDH) 方法是一种几何计算mercury晶体软件教程,它使用晶格和对称性来生成可能的生长面及其相对生长速率的列表。由此可以推断出晶体形态。
BFDH 包含四名老年人的名字。
布拉维和弗里德尔的主要贡献是阐明了增长率问题。
Bravaismercury晶体软件教程,A. 晶体学研究,科学院:巴黎(1913 年)。
弗里德尔,G.布尔。苏克。神父。矿物。,30, 326 (1907)。
D~1/d
D:中心距
D:晶格面间距
即晶体的外部形貌是由其低阶晶面控制和决定的:
不同的{hkl}晶面具有不同的面间距(即相邻两个平行晶面之间的距离)。一般来说,低折射率晶面的面间距较大,而高折射率晶面的面间距较小。
将面添加到晶体面的难易程度取决于面的厚度,因为添加的面越薄,面到晶体中心的距离就越大,并且根据这一规则,生长速率就越大。
唐奈和哈克的主要贡献是解释了生长晶面的问题。
唐尼,JDH;哈克,D.Am.矿物,22, 463 (1937)。
这实际上是上述布拉维-弗里德尔规则的发展。认为晶体对称性应与可能的晶体生长面有关,应考虑平移对称算子,高阶晶面的生长速率优于低阶晶面。
不是吗?越是凶恶的脸,就越是锋利。最终,变成了一个尖角。
BFDH的基本思想是利用晶体本身的晶格参数和对称性来计算大量可能的生长表面以及这些表面的相对生长速率,进而推导出晶体的外部形貌。这不涉及原子(分子)之间的键链性质和生长过程中的物理化学条件的影响,也不存在研究表面能和生长抑制剂的可能性。
该方法的优点是不选择晶体,适用于任何晶体类型。普适性的另一面是预测准确性非常差。大家应该都看过上面举的硫酸钾的例子。这实在是太离谱了。
如何使用BFDH方法预测晶体形状
上面做了一些文字解释,方便大家更好的理解。接下来我会讲一下如何使用BFDH方法来预测晶体形状。
1MS-形态学
将晶体的cif拖入MS中,然后打开Morphology工具,选择BFDH作为任务,然后运行。
计算很快就会完成。完成后,您可以点击特定的面来查看晶面属性。
2汞
拥有CSD许可证的Mercury用户需要使用软件中的BFDH预测功能。我手头没有这个许可证。有兴趣怎么做的同学可以查看这个问题的附件。我为你准备了官方视频教程。
3j水晶
该软件在win10上运行存在一些问题。建议在XP或win7上运行。该软件在根据相应规则构建虚拟单元并研究形状方面做得很好,但在导入 cif 和预测形状方面做得很差。我尝试了一下,可以说完全没用。作者在帮助文档中承诺以后会完善BFDH功能,但是4年过去了……
4WinX变形
只需加载语法上有效的 cif 文件并在工具中查找形态预测即可。不评估预测准确性。作者专门写了一篇文章来介绍这个功能。
看:
使用 WinXMorph 程序从 CIF 到虚拟形态
有关晶体显示以及形状预测和显示工具的更多信息,请参阅:
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