纳米计算
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根据微粒的形状，例如：球状、粒状、柱状、片状、 板状、针状等体积公式，求出不同尺度的纳米微粒的体积 （V纳米微粒） 4 团簇结构、幻数与纳米晶胞理想数 5 纳米微粒形态的确定
纳米微粒结构与性能计算
6 测定晶胞参数，求出晶胞体积 （V晶胞） 根据X射线分析方法或电子衍射分析方法确定晶
体的点群、空间群（格子类型和空间对称素的组 合），晶胞参数a、b、c、α 、β 、γ, Z，V. 7 不同纳米微粒中晶胞数目计算
纳米微粒结构与性能计算
纳米级电气石超微结构研究（韩炜） 电气石纳米化过程中的物理化学机理（瞿金蓉） 不同取向超微结构, 沿3次极轴方向超微结构变化，垂直 3次极轴方向超微结构变化及其环带超微结构成因，不同 纳米级尺度超微结构，表面界面结构（胡锴帆） 纳米级电气石物理及化学性质研究 纳米级电气石在健康环保材料中的意义
T
Th Td O
Oh
23 m3 -43m 43 m3m
五角三四面体 偏方复十二面体 六四面体 五角三八面体 六八面体
单晶胞角顶原子共享示意图
0.71786×3 = 2.1536nm 1.5926×3 = 4.7778nm
最小假设微粒示意图
金属元素
原子堆积模型 （a）十面体，（b）（c）二十面体
（1）多数呈立方最紧密堆积
具立方最紧密堆积，立方面心格子的铜型结构， 如
纳米微粒结构与性能计算
5）层状型晶体结构 最强的键沿两度空间分布，原子或离子的配位 多面体联结成平面网层。 层间以分子键或其它弱键相连结。 如层状硅酸盐矿物系列（高岭石、滑石、叶腊 石、海泡石、蛭石等纳米化）、石墨等。 6）混合型晶体结构 电气石。 c轴为极轴。 电气石晶体结构中的化学键包括有： 离子键、共价键、分子键、氢键、过渡型键、 混合型键。
纳米微粒结构特性计算
返回
纳米微粒结构与性能计算
1 研究矿物、材料的晶体学特征 化学组成，晶体结构，晶体化学，形态特征，物理性
质，成因产状，高新用途 2 观察测定矿物不同尺度微粒的形态
（1） 扫描电子显微镜 （2） 透射电子显微镜 （3） 激光粒度分析 3 不同尺度的 纳米微粒的体积（V纳米微粒）的计算
返回
14 种 空 间 格 子
高级晶簇、一种晶系、5种对称型（点群）
晶 族
晶 系
对称 特点
对称型种类
对称型符号 圣弗利斯
符号 国际符号
晶类名称
高 级 晶 族
等 轴
晶 系
有四 个L3
28．3L24L3 29．3L24L33PC 30．3L4i 4L36P 31．3L44L36L2 32．3L44L36L29PC
求出纳米微粒中的晶胞数后，从计算出的晶体 化学式分析，可以确定单个晶胞中元素的种类和每 种元素的原子数目。
纳米微粒结构与性能计算
12 根据纳米微粒表层中的活性晶胞数，求出活性 分子数、活性元素种类及每种元素的活性原子数
用不同纳米微粒的表面体积，分别除以单位晶 胞的体积，就可以得到不同纳米微粒表面中总体晶 胞数目，也可以求出表面总原子数目和各种元素中 原子的数目，并以此为依据作出各种变化曲线。
纳米微粒结构与性能计算
10 晶体的化学成分，计算晶体化学式，求出表 层活性分子数
以单位晶胞中的分子数（Z），乘以纳米微粒表 层活性晶胞数目（N表层晶胞数），可以得到表层活 性分子数，同样方法也可以求出次表层分子数：
M表层分子数＝Z＊N表层晶胞数 11 纳米微粒中的晶胞数，求出分子数、原子数和 每种元素的原子数
13 表层活性晶胞数、活性分子数、每种元素的活 性原子数在总体纳米微粒中的比例
14 据不同研究的要求确定坐标值并作变化曲线， 求出科学合理的最佳纳米尺度
纳米微粒结构与性能计算
15 晶体结构具有化学稳定性的最小尺度
从计算出的晶体化学式分析，可以确定单个晶胞中元 素的种类和每种元素的原子数目。
1）用单晶X射线衍射仪，测定晶体结构。 2）以空间几何对称理论为基础，确定立区原子坐标。 3）以共角顶的原子为1／8个、共棱的原子为1／4个、 共面的原子为1／2个、晶胞内原子为1个，计算一个晶胞 (纳米以下级),也可以计算多个晶胞(纳米级至微米级)的表 面原子数。
（N总体晶胞数） 用不同纳米微粒的体积，分别除以单位晶胞的 体积源自文库就可以得到不同纳米微粒中总体晶胞数目， 也可以求出总原子数目和各种元素中原子的数目， 并以此为依据作出各种变化曲线。 V纳米微粒／V晶胞＝N总体晶胞数
纳米微粒结构与性能计算
8 求出纳米微粒一个晶胞尺度表层的体积 （V纳米微粒表层） 大量高分辩率的透射电子显微镜研究的结果表
16 化学键的类型 1)金属键 2)离子键 3)共价键 4)分子键 5)氢键 6)
过渡型键 7)单型键 8)混合型键
电气石晶体结构中的化学键包括有：离子键、共价键、 分子键、氢键、过渡型键、混合型键
纳米微粒结构与性能计算
17 不同化学键的剪切
1）助磨剂 2）活化剂 3）分散剂：加入反絮剂在纳微粒表面形成双电层。 4）包膜剂：加入表（界）面活性剂包裹微粒。
明，表面、界面的晶体结构变化，在一般情况下局 限于一、二个晶胞的尺度范围内，所以可以根据纳 米微粒的形状，求出纳米微粒一个晶胞尺度表层 （需要的情况下也可以求出次表面层的体积）的体 积，即：V纳米微粒表层 9 求出纳米微粒表层活性晶胞数目
（N表层晶胞数） 以纳米微粒一个晶胞尺度表层的体积（V纳米微粒 表层）除以单位晶胞的体积就可以得到： V纳米微粒表层／V晶胞＝N表层晶胞数
18 晶体结构类型 1）配位型晶体结构 只有一种化学键存在，它可以是离子键、共价
键或金属键。键在三度空间均匀分布。 配位多面体以共面、共棱或共角顶联结，同一
角顶所联结的配位多面体不少于三个。 如金刚石。
纳米微粒结构与性能计算
2）架状型晶体结构 最强键在三度空间均匀分布，配位多面体以共 角顶为主，同一角顶联结的配位多面体不超过两个， 结构开阔。如石英。 3）岛状型晶体结构 结构中存在着原子团，在团内联结的键强远大 于团外的连结。如石榴石、橄榄石等。 4）链状型晶体结构 最强的键趋向于单向分布原子或离子的配位多 面体联结成链状，链间以弱键或较少的强键连结。 如辉石、矽线石(矽线石纳米化转换成莫来石)、 金红石等。
纳米微粒结构与性能计算
6 测定晶胞参数，求出晶胞体积 （V晶胞） 根据X射线分析方法或电子衍射分析方法确定晶
体的点群、空间群（格子类型和空间对称素的组 合），晶胞参数a、b、c、α 、β 、γ, Z，V. 7 不同纳米微粒中晶胞数目计算
纳米微粒结构与性能计算
纳米级电气石超微结构研究（韩炜） 电气石纳米化过程中的物理化学机理（瞿金蓉） 不同取向超微结构, 沿3次极轴方向超微结构变化，垂直 3次极轴方向超微结构变化及其环带超微结构成因，不同 纳米级尺度超微结构，表面界面结构（胡锴帆） 纳米级电气石物理及化学性质研究 纳米级电气石在健康环保材料中的意义
T
Th Td O
Oh
23 m3 -43m 43 m3m
五角三四面体 偏方复十二面体 六四面体 五角三八面体 六八面体
单晶胞角顶原子共享示意图
0.71786×3 = 2.1536nm 1.5926×3 = 4.7778nm
最小假设微粒示意图
金属元素
原子堆积模型 （a）十面体，（b）（c）二十面体
（1）多数呈立方最紧密堆积
具立方最紧密堆积，立方面心格子的铜型结构， 如
纳米微粒结构与性能计算
5）层状型晶体结构 最强的键沿两度空间分布，原子或离子的配位 多面体联结成平面网层。 层间以分子键或其它弱键相连结。 如层状硅酸盐矿物系列（高岭石、滑石、叶腊 石、海泡石、蛭石等纳米化）、石墨等。 6）混合型晶体结构 电气石。 c轴为极轴。 电气石晶体结构中的化学键包括有： 离子键、共价键、分子键、氢键、过渡型键、 混合型键。
纳米微粒结构特性计算
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纳米微粒结构与性能计算
1 研究矿物、材料的晶体学特征 化学组成，晶体结构，晶体化学，形态特征，物理性
质，成因产状，高新用途 2 观察测定矿物不同尺度微粒的形态
（1） 扫描电子显微镜 （2） 透射电子显微镜 （3） 激光粒度分析 3 不同尺度的 纳米微粒的体积（V纳米微粒）的计算
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14 种 空 间 格 子
高级晶簇、一种晶系、5种对称型（点群）
晶 族
晶 系
对称 特点
对称型种类
对称型符号 圣弗利斯
符号 国际符号
晶类名称
高 级 晶 族
等 轴
晶 系
有四 个L3
28．3L24L3 29．3L24L33PC 30．3L4i 4L36P 31．3L44L36L2 32．3L44L36L29PC
求出纳米微粒中的晶胞数后，从计算出的晶体 化学式分析，可以确定单个晶胞中元素的种类和每 种元素的原子数目。
纳米微粒结构与性能计算
12 根据纳米微粒表层中的活性晶胞数，求出活性 分子数、活性元素种类及每种元素的活性原子数
用不同纳米微粒的表面体积，分别除以单位晶 胞的体积，就可以得到不同纳米微粒表面中总体晶 胞数目，也可以求出表面总原子数目和各种元素中 原子的数目，并以此为依据作出各种变化曲线。
纳米微粒结构与性能计算
10 晶体的化学成分，计算晶体化学式，求出表 层活性分子数
以单位晶胞中的分子数（Z），乘以纳米微粒表 层活性晶胞数目（N表层晶胞数），可以得到表层活 性分子数，同样方法也可以求出次表层分子数：
M表层分子数＝Z＊N表层晶胞数 11 纳米微粒中的晶胞数，求出分子数、原子数和 每种元素的原子数
13 表层活性晶胞数、活性分子数、每种元素的活 性原子数在总体纳米微粒中的比例
14 据不同研究的要求确定坐标值并作变化曲线， 求出科学合理的最佳纳米尺度
纳米微粒结构与性能计算
15 晶体结构具有化学稳定性的最小尺度
从计算出的晶体化学式分析，可以确定单个晶胞中元 素的种类和每种元素的原子数目。
1）用单晶X射线衍射仪，测定晶体结构。 2）以空间几何对称理论为基础，确定立区原子坐标。 3）以共角顶的原子为1／8个、共棱的原子为1／4个、 共面的原子为1／2个、晶胞内原子为1个，计算一个晶胞 (纳米以下级),也可以计算多个晶胞(纳米级至微米级)的表 面原子数。
（N总体晶胞数） 用不同纳米微粒的体积，分别除以单位晶胞的 体积源自文库就可以得到不同纳米微粒中总体晶胞数目， 也可以求出总原子数目和各种元素中原子的数目， 并以此为依据作出各种变化曲线。 V纳米微粒／V晶胞＝N总体晶胞数
纳米微粒结构与性能计算
8 求出纳米微粒一个晶胞尺度表层的体积 （V纳米微粒表层） 大量高分辩率的透射电子显微镜研究的结果表
16 化学键的类型 1)金属键 2)离子键 3)共价键 4)分子键 5)氢键 6)
过渡型键 7)单型键 8)混合型键
电气石晶体结构中的化学键包括有：离子键、共价键、 分子键、氢键、过渡型键、混合型键
纳米微粒结构与性能计算
17 不同化学键的剪切
1）助磨剂 2）活化剂 3）分散剂：加入反絮剂在纳微粒表面形成双电层。 4）包膜剂：加入表（界）面活性剂包裹微粒。
明，表面、界面的晶体结构变化，在一般情况下局 限于一、二个晶胞的尺度范围内，所以可以根据纳 米微粒的形状，求出纳米微粒一个晶胞尺度表层 （需要的情况下也可以求出次表面层的体积）的体 积，即：V纳米微粒表层 9 求出纳米微粒表层活性晶胞数目
（N表层晶胞数） 以纳米微粒一个晶胞尺度表层的体积（V纳米微粒 表层）除以单位晶胞的体积就可以得到： V纳米微粒表层／V晶胞＝N表层晶胞数
18 晶体结构类型 1）配位型晶体结构 只有一种化学键存在，它可以是离子键、共价
键或金属键。键在三度空间均匀分布。 配位多面体以共面、共棱或共角顶联结，同一
角顶所联结的配位多面体不少于三个。 如金刚石。
纳米微粒结构与性能计算
2）架状型晶体结构 最强键在三度空间均匀分布，配位多面体以共 角顶为主，同一角顶联结的配位多面体不超过两个， 结构开阔。如石英。 3）岛状型晶体结构 结构中存在着原子团，在团内联结的键强远大 于团外的连结。如石榴石、橄榄石等。 4）链状型晶体结构 最强的键趋向于单向分布原子或离子的配位多 面体联结成链状，链间以弱键或较少的强键连结。 如辉石、矽线石(矽线石纳米化转换成莫来石)、 金红石等。