我错了！BFDH预测晶体形状的问题我应该早点分享

阐述晶体形状预测的相关问题

Crystal Habit有好几种常用的中文翻译，例如晶习，晶癖，晶体惯态……培养过晶体的同学应该知道，这个的晶体形状受到很多因素影响，有兴趣的同学可以读读：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780124095472109990

想要详细研究这类的课题的同学，需要坐下来安心读一读晶体生长的专著了。

上图是硫酸钾的晶体结构（图自Mullin, J. W. (1993). Crystallization, 3rd ed. Butterworth-Heinemann: London. With permission.）

那么有什么方法可以去预测晶体形状呢？有，但是涉及到的因素过多，这个以后有机会再详聊。估计搞药物研究的老师和同学会比较感兴趣。

今天主要还是和大家聊聊BFDH预测晶体形状 的问题。

The Bravais-Friedel Donnay-Harker (BFDH) method is a geometrical calculation that uses the crystal lattice and symmetry to generate a list of possible growth faces and their relative growth rates. From this, crystal morphology can be deduced.

BFDH里面包含四位前辈的名字。

Bravais和Friedel的主要贡献就是阐明了生长速率问题。

Bravais, A. Etudes Crystallographiques, Academie des Sciences: Paris (1913).

Friedel, G. Bull. Soc. Fr. Mineral., 30, 326 (1907).

D～1/d

D: the center-to-face distance

D: the lattice-plane spacing

即晶体的外部形貌由其低阶晶面控制、决定：

不同的{hkl}晶面，其面间距(即相邻的两个平行晶面之间的距离)各不相同。总的来说，低指数的晶面其面间距较大，而高指数面的面间距小。

一个面添加到晶面上的难易程度取决于该面的厚度，由于薄的添加面具有更大的面到晶体中心距离--根据此规则—具有更大的生长速率。

Donnay和Harker主要贡献是解释了生长晶面问题。

Donnay, J. D. H.; Harker, D. Am. Mineral., 22, 463 (1937).

 这个其实是对上述Bravais-Friedel 规则的发展。认为应该将晶体对称性与可能的晶体生长面联系起来，把平移对称性算符计入，认为高阶晶面生长速率优于低阶晶面。

可不是么，长得越猛的面越尖。到最后都变成尖尖的一个点了。

BFDH基本思想：利用晶体本身的晶格参数和对称性，计算产生大量可能的生长面及这些面的相对生长速率，然后推导出晶体的外部形貌。这其中没有涉及原子(分子)之间的键链性质和生长时的物理化学条件的影响，也没有任何关于表面能、生长抑制剂的考察的可能。

该方法的优势在于不挑晶体，对于任何晶体类型都适用。普适的反面就是预测精度真的差。上面举的硫酸钾的例子大家应该看出来了，这事真没谱。

怎么使用BFDH方法预测晶体形状

前面进行了一些文字阐述，方便大家更好的理解，接下来就说说怎么去使用BFDH方法预测晶体形状。

1 MS-Morphology

将晶体的cif拖入MS，然后打开Morphology工具，任务选择BFDH，然后run就完事了

计算很快就能结束，完成后可以点击具体某个面查看晶面属性

2 mercury

需要具有CSD licence的mercury用户才能使用软件中的BFDH预测功能。我手头没有这个许可证，对如何做感兴趣的同学可以查看一下本期的附件，我给大家准备了官方的视频教程。

3 jcrystal

http://www.jcrystal.com/jcrystal.html

这个软件在win10上运行有些问题，推荐用XP或者win7运行。软件在自行根据相应规则搭建虚拟胞并研究形状上做的很好，但是对于自行导入一个cif然后预测形状做得很不好，我试了试，可以说是完全没法用。作者在帮助文档中承诺以后会改进BFDH功能，然而4年已经过去了……

4 WinXMorph

http://cad4.cpac.washington.edu/winxmorphhome/winxmorph.htm

载入语法合法的cif文件然后在tools里面找形态学预测就好了。预测精度不做评价。作者专门写了篇文章介绍这个功能。

可以参看：

From CIF to virtual morphology using the WinXMorph program

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1107/S0021889807003986

更多的晶体显示和形状预测与显示工具的介绍请看：

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00357529.2018.1383832

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