表面与 Slab

使用 Miller 指数从体相晶体生成表面 slab，添加真空层，并查找吸附位点。

Source: src/lib/structure/miller-slab.ts, src/lib/structure/ferrox-wasm.ts

概述

slab 切割器接收体相晶体，并通过以下步骤创建表面 slab：

1. 指定 Miller 指数（h, k, l）以定义表面取向
2. 设置 slab 厚度（层数）
3. 添加真空层，以便在周期性计算中分隔表面

提供两条代码路径：

• 预览（JS） — 用于实时可视化的快速 JavaScript 预览
• 应用（WASM） — 通过 Rust/WASM 生成最终完整 slab

核心函数

Miller 指数工具

// Normalize Miller indices by dividing by GCD
normalize_miller(h, k, l): [number, number, number]

// Validate that at least one index is non-zero
validate_miller(h, k, l): boolean

// Convert Miller indices to surface normal in Cartesian coordinates
miller_to_normal(h, k, l, lattice_matrix): number[]

Slab 生成

// JavaScript preview pipeline (fast, approximate)
generate_slab_pipeline(structure, miller, thickness, vacuum): SlabPreview

// Full WASM slab generation (accurate, final output)
wasm_generate_slab(structure, miller, min_thickness, min_vacuum): Structure

// Generate slab from configuration object
generate_slab_from_config(structure, config): Structure

晶格手性

// Ensure slab lattice is right-handed: (a x b) . z > 0
ensure_slab_right_handed(a_vec, b_vec): { a: number[], b: number[] }

原子可见性

// Compute per-atom visibility for animated cutting preview
get_atom_visibility(structure, cutting_plane): number[]

交互式 Slab 切割器

MillerSlabCutterPane 组件提供以下界面：

• Miller 指数输入 — h、k、l 字段
• 厚度控制 — 最小 slab 厚度，单位 Angstrom
• 真空层控制 — 真空层厚度
• 实时预览 — 在结构上叠加显示切割平面
• 应用 — 生成最终 slab 并替换当前结构

切割平面可视化器

CuttingPlaneVisualizer 渲染半透明平面，用来显示表面切割晶体的位置。平面使用 center + n*(d - c_proj) 定位，以便居中到晶体上。

吸附位点

AdsorptionSitePane 使用 ray-casting 查找表面吸附位点：

• Atop — 位于表面原子正上方
• Bridge — 位于两个表面原子之间
• Hollow — 位于 3 个及以上表面原子中心上方

位点会放置在距表面约一个共价半径的位置。

Data Flow

Structure.svelte
  ├── passes `structure` to MillerSlabCutterPane (editing)
  ├── passes `displayed_structure` to StructureScene (rendering)
  │   └── includes PBC image atoms from get_pbc_image_sites()
  └── cutting_atom_visibility computed from original structure only

真空层

// Add vacuum along a lattice direction
add_vacuum_layer(structure, thickness, direction): Structure

// Interactive vacuum box modal
VacuumBoxModal.svelte  // Add vacuum in any direction(s)

约定

• slab 生成后始终强制使用右手晶格
• WASM 路径在修正手性时会调整分数 b 坐标（取负并 wrap）
• 表面法向由倒易晶格矢量计算