晶体的周期性边界条件

晶体模拟中采用周期性边界条件可消除表面效应，模拟无限大晶体环境。这种方法将系统复制成3D网格，粒子穿过边界时从对面重新进入。实际应用中，一个5纳米的立方体模拟通过周期性边界条件可代表10纳米×10纳米×10纳米的虚拟空间，有效减少尺寸限制带来的误差。材料科学研究中，这种边界条件帮助准确预测金属的弹性模量，误差控制在实验值的5范围内。

周期性边界条件也用于分子动力学模拟计算。计算流体力学中，一个1000个原子的系统通过周期性边界条件可减少边界对流动性质的影响。纳米材料研究中，这种边界条件帮助准确预测碳纳米管的导热性能，实验数据与模拟结果偏差小于8%。半导体器件模拟中，周期性边界条件确保了电场分布的连续性，提高了器件性能预测的准确性。