请教如何判断一个自己构造的晶体是否稳定？

菩城

新建了一个晶体模型，怎么判断该晶体结构是否稳定？计算形成能？结合能？有没有一个比较普遍的判据？

jiewei

稳定包括很多，比如热力学的稳定，比如光照下是否稳定？ 比如是否容易被氧化？
你的意思应该是，我这个晶体的结构是否是局域或者全局最小吧？或者这个晶体能否形成？
个晶体能否形成的判定是形成能的计算，这种一般在掺杂体系里面，比如一个XXX晶体，掺杂X原子后是否可以？ 掺杂后的晶体是否稳定？ 这就用形成能来计算。
如果判定晶体是否全局或者局域最小，一般是用声子，计算时声子无虚频或者无副的声子态密度即可。当然你也可以算IR或者raman或者Thz，无虚频即可。

菩城

jiewei 发表于 2016-8-12 17:31
稳定包括很多，比如热力学的稳定，比如光照下是否稳定？ 比如是否容易被氧化？
你的意思应该是，我这个晶 ...

首先非常感谢您码这么多字！
我的意思是存在的晶体怎么判断是否稳定。关于您的回复我有几个疑问。
1：网上有说：形成热是用来判断哪一种构型更容易形成，而结合能则是用来判断哪一种构型更稳定的，那么我说的这种是不是应该计算结合能？
2：有人说声子无虚频是结构稳定的必要不充分条件，那么计算声子对结构稳定的表征有多大意义呢？
3：除了热力学稳定性，是不是还需要进行动力学稳定性测试呢？比如用dmol3.

卡开发发

菩城 发表于 2016-8-12 19:34
首先非常感谢您码这么多字！
我的意思是存在的晶体怎么判断是否稳定。关于您的回复我有几个疑问。
1： ...

单就是讨论热稳定性还是可以进行些讨论：
1、稳不稳定一般是相对的吧？得给出相对什么样的环境，比如有些晶体会在高温下融化、升华，这样的情况就应当比较固体和液体与气体之间的稳定性。比较应该比较什么样的热力学量？我个人觉得是Gibbs自由能，热力学中给出转化方向的只有热力学第二定律，恒温、恒压下，这个判据就变成了Gibbs自由能判据。其余情况也类似，如在水中是否稳定，可以用热化学循环算溶解自由能、固体在氧气中暴露也可以算相应的自由能（注：氧气的自由能不容易讨论，往往会假设体系极端条件，如富氧、缺氧），光照下也可以讨论反应物和产物的自由能来比较两者的稳定性。热力学稳定性与转化的程度有关，和转化的过程无关。
2、无虚频只是必要条件，这点毋庸置疑。基于1中的讨论，如果研究的体系不是高温情况，声子谱是必要的，目的是通过准谐近似来计算体系的自由能。高温下，晶格振动可能会偏离简谐振动，电子的贡献可能也不容易忽略了。
3、动力学稳定性那就得按照反应动力学的方式来做计算，这样通过bulk的计算几乎不太可能。

菩城

卡开发发 发表于 2016-8-12 22:12
单就是讨论热稳定性还是可以进行些讨论：
1、稳不稳定一般是相对的吧？得给出相对什么样的环境，比如有 ...

好的，听您解释一下，明白了不少，谢谢老师啦。

ymeng

卡开发发 发表于 2016-8-12 22:12
单就是讨论热稳定性还是可以进行些讨论：
1、稳不稳定一般是相对的吧？得给出相对什么样的环境，比如有 ...

卡卡老师，我现在需要证明二维材料在水里能稳定存在，是否可以做一个水盒子，将材料放进盒子里，跑完动力学看是否产生形变？还是有其他更好的办法？
如果可以的话，跑这种动力学的时候是否还需要加真空层呢？