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MS软件gulp模块中文翻译37-表面能计算根据表面能测量从大块材料切割表面的热力学惩罚。给定Ubulk的体能，以及具有Usurface创建的表面的同一系统的能量，则表面能ΔUSE被定义为密集量，根据：
其中A是所得的表面积。
根据定义，对于任何稳定的材料，表面能都是吸热的。计算出的负表面能意味着材料应该离解，即晶体应该分散到周围的介质中。
有两种实用的方法被广泛用于通过计算手段确定表面能。在第一种情况下，从主体中创建二维材料板，从而整体创建两个表面。这种方法的优点是，它可以在程序中使用，这些程序只允许通过在图像之间引入足够大的真空间隙来实现三维边界条件，从而使表面不会在真空中相互作用。此外，有必要评估板是否也足够厚，因为板的性质必须收敛到板中心的块体属性。在第二种方法中，通过采用两个区域的策略来创建单个表面，如图1所示。这里，固体被分为区域1和区域2，区域1包含表面及其下方表现出显著原子弛豫的所有原子层，区域2包含本体材料的其余部分，其中假设没有引起来自三维晶体结构的位移。在实践中，只需要明确考虑与区域1相互作用的区域2的原子，因此区域2的深度由力场截断和用于静电学的Parry和中的理论控制。对于原子技术来说，第二种方法是最有效和最精确的。然而，扩展到量子力学方法要困难得多，因为电子扰动可能进一步扩展到本体中，并且需要通常使用格林函数的嵌入来确定区域2的电子结构对区域1的影响。
图1.与表面法线成直角观察的两区域表面模拟单元，其中实线表示单元的二维周期性图像之间的边界，虚线表示区域1和冻结区域2之间的边界
包括两个区域的表面计算的总能量可以用不同区域内和不同区域之间的相互作用能量来表示：
区域2本身的能量U22不是特别有意义的，因为区域2只是下面有效无限体积材料的部分表示，并且该区域内的任何给定粒子都不会经历它应该经历的全套相互作用。然而，这个项只是一个附加常数，它在能量最小化或区域1的任何其他位移上都是不变的。因此，在计算中可能会忽略。在两区域模型中，确定表面能所需的能量由下式给出：
注意，虽然上述能量仅包括区域1-区域2相互作用能量的一半，但能量最小化的目标量是总能量，其包括U12的全值。这是因为在优化时必须考虑区域2的能量变化。 |
