《表1 不同晶面所对应的晶体参数以及切除时的表面向量》

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《关于I型水合物晶体晶面对水合物生长动力学影响的实验设计与实践》

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模型构建是计算机模拟的关键过程，在本实验设计中，准确构建水合物单晶胞是研究的基础与关键。本文选取的是I型甲烷水合物，其模型搭建过程分两步：第一步从X射线晶体学研究结果中获取水合物晶体主体水分子中氧原子的初始位置；第二步在已经确定好位置的氧原子上插入相应的氢原子，并调整氢原子方向使其满足Bernal-Fowler法则，同时保证单晶胞偶极矩和势能最小[13]。该晶胞包含8个甲烷分子与46个水分子（比例为1∶5.75）。在此单晶胞的基础上，通过MS可视化软件切出我们所关注的三个晶体面（100）、（110）、（111），如图1所示，红色表示水分子，可通过氢键作用组成笼型结构，客体分子甲烷（灰色）则占据晶笼内部空间。相应的晶胞参数如表1所示。另外，对应单晶胞的三个晶面分别构建超晶胞：（100）晶面构建3×3×2超晶胞；（110）晶面构建3×2×3超晶胞；（111）晶面构建1×2×4超晶胞。随后在Z方向将超晶胞体系延伸10 nm，留下10 nm空白空间，并在该区域随机放入甲烷与水分子，甲烷与水分子比例为1∶5.75，满足I型甲烷水合物比例（1∶5.75），三个晶面体系初始构型的参数与甲烷水分子数如表2所示。