基于静电屏蔽的离子晶体表面稳定性与粒子形貌加速预测
材料科学
2026-04-30 v1
摘要
本工作提出一种快速且可扩展的方法，用于预测离子材料的表面稳定性和平衡晶体形貌，通过静电分析实现。该方法构建无化学计量Slab 端面并评估其静电能，从而在传统方法成本的比例下进行高通量表面配置筛选。通过静电能计算表面偶极矩识别极性表面，并通过静电学重构实现稳定化。表面偶极矩进一步成为有效描述不同材料类行为的特征子。通过规避昂贵的密度泛函理论(DFT)计算，该方法自然适用于大系统和高指数表面，这些在 DFT 中通常难以进入。静电相互作用被证明能够捕捉不同材料体系中相对表面稳定性的主导趋势。该方法在简单和复杂的 3D 材料以及 2D 层状氧化物上得到验证，其中预测的主导晶面与已报告的密度泛函理论和实验观察一致。重要的是，该框架还揭示了高指数表面在平衡形貌中发挥非微不足作用的案例。这些结果确立了静电学作为高通量预测表面稳定性和粒子形貌的快速可靠途径，为加速材料发现并为复杂能源材料的更详细计算提供稳健的起点。
引用
@article{arxiv.2604.26264,
title = {Accelerated Prediction of Surface Stability and Particle Morphology in Ionic Crystals via Electrostatic Screening},
author = {Sourav Baiju and Payam Kaghazchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.26264},
year = {2026}
}