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极性晶体表面在许多材料的功能中发挥着重要作用，几十年来一直受到广泛研究。本文提出了一个理论框架，通过将周围的溶液环境与晶体本身置于同等地位来扩展现有理论；这在考虑诸如从溶液中生长晶体等过程时非常有用。通过将极性晶体视为浸入溶液环境中的平行板电容器堆栈，可以通过最小化系统的自由能来得出平衡吸附表面电荷密度。类似于众所周知的零温度下极性晶体表面的表面能发散，对于溶液中的晶体，结果表明“极性灾变”表现为扰乱系统平衡所需的自由能成本发散。比现有理论更进一步，本公式预测吸附表面电荷密度的波动会随着晶体厚度的增加而逐渐受到抑制。我们还展示了在界面理论和计算研究中经常使用的平板几何中，电位移场如何作为静电边界条件出现，其起源于平板几何本身，而不是周期性边界条件的使用。这方面的工作为最近的观察提供了更坚实的理论基础，即标准的“平板校正”无法正确描述溶液中的极性晶体表面，即使是定性描述。
arXiv:2205.01545v2 [cond-mat.stat-mech] 2022 年 7 月 4 日
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