[发明专利]一种NTO晶体晶面间结合能的计算方法

说明书

本发明提供了一种NTO晶体晶面间结合能的计算方法，本发明涉及结合能计算技术领域，包括：对获得的α型NTO晶胞的NTO原子进行调整，得到待计算的NTO晶胞并进行生长预测，得到待计算的NTO晶胞的5个主要晶面及主要晶面占总面积的百分比数值；对各个主要晶面进行切面和扩胞，得到各个主要晶面的晶面模型；对任意两个晶面模型进行晶格参数的近似匹配，得到作用模型；对作用模型的c参数进行调整；对调整后的作用模型依次进行几何优化和分子动力学模拟，得到分子动力学结果；对分子动力学结果进行能量分析，根据分析结果计算结合能。本发明补充了NTO晶体微观层面信息，揭示了不同晶面在晶体聚集中的作用本质，并在具体实施例中能够确定引起NTO聚集的主要晶面。

技术领域

本发明涉及结合能计算技术领域，特别是涉及一种NTO晶体晶面间结合能的计算方法。

背景技术

传统炸药在储存和运输的过程中具有安全隐患，高能钝感炸药在现代战争中的重要性日益凸显。3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮（NTO）作为新型钝感炸药，已得到了广泛研究。然而，NTO分子极性较强，晶面与晶面间易形成分子间氢键作用，这使得在制备过程中晶体容易聚集，得到产物粒度大，不满足实际应用要求。

分子动力学计算方法发展已较为成熟，可用来计算微观尺度下体系的结合能。虽然已有结合能的计算方法，但同一分子的不同晶面间结合能计算未有先例，其难点在于模型的建立。晶面结构的复制会导致两个晶面晶格数据差异大，无法匹配，为建立模型设置了难题。目前，缺少一种从微观角度计算NTO晶体与晶体间通过晶面结合能的计算方法。具体细节为：

（1）缺少一种晶面间结合能的计算模型及构建方法；

（2）缺少一套表征晶面间结合能的计算流程。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种NTO晶体晶面间结合能的计算方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种NTO晶体晶面间结合能的计算方法，包括：

对获得的α型NTO晶胞的NTO原子进行调整，得到待计算的NTO晶胞；

对所述待计算的NTO晶胞进行生长预测，得到待计算的NTO晶胞的5个主要晶面及所述主要晶面占总面积的百分比数值；

对各个所述主要晶面进行切面和扩胞，得到各个所述主要晶面的晶面模型；

对任意两个所述晶面模型进行晶格参数的近似匹配，得到作用模型；所述作用模型中的晶体取向以所述百分比数值最大的晶面为基准；

对所述作用模型的c参数进行调整，以添加用于分子动力学计算的真空层；

对调整后的作用模型依次进行几何优化和分子动力学模拟，得到分子动力学结果；

对所述分子动力学结果进行能量分析，并根据分析结果计算结合能。

优选地，对获得的α型NTO晶胞的NTO原子进行调整，得到待计算的NTO晶胞，包括：

从晶体数据中心数据库中获取所述α型NTO晶胞；

根据所述α型NTO晶胞的各原子的成键方式和化学环境调整各原子力场，得到所述待计算的NTO晶胞。

优选地，所述对任意两个所述晶面模型进行晶格参数的近似匹配，得到作用模型，包括：

将两个所述晶面模型的晶胞的a、b、γ参数分别取平均值作为作用模型的新的晶胞参数，以使得所述作用模型容纳两个晶面超胞结构，以得到所述作用模型。

优选地，所述真空层的厚度为20Å。

优选地，所述分子动力学模拟的模拟参数具体包括：温度为298k，步数为100000，每50步输出一帧。