理解分子的自组装过程以及预测有机晶体的结构和形貌,一直是晶体学、纳米科学、材料科学等领域中极具挑战性的前沿课题。本论文以仅基于分子结构预测其非平衡态热力学过程下的晶体形貌为研究目标,以虚拟筛选技术、分子动力学和量子化学为手段,以PBC原理和非平衡态热力学为基础,力图通过纯理论的方式预测螺芴类小分子非平衡态热力学过程下的晶体结构和形貌,具体研究内容如下:（1）由于理解分子的自组装过程可以更好的预测有机晶体的形貌,所以探究了分子聚集模式与有机晶体几何维度之间的关系。首先,通过计算分子间的非共价键弱相互作用,分析发现分子在生长成为晶体的过程中存在两种主要的聚集模式,分别是以二聚体为组成单元的逐步生长模式和以分子链为组成单元的链式生长模式,随后,通过数据统计的方法,发现逐步生长模式易形成二维的微纳结构,而链式生长模式易形成三维或一维的微纳结构。（2）晶体形貌的预测离不开晶体结构数据,当前的晶体结构预测软件可以在计算之初通过设置空间群参数减少计算体量,然而如何科学的选择空间群参数一直困扰着人们。本文通过借助虚拟筛选技术预测空间群参数,从而辅助分子动力学模拟有机晶体的结构。研究时共搭建了三个空间群预测模型,分别是强调二维全局特征的Morgan模型,强调二维子结构特征的MACCS模型和强调三维空间结构特征的USR模型。当以搜索到的最相似结构的空间群作为预测结果时,与实验结果对比发现USR模型的准确率最高（50%）,而当以空间群序列中的命中率（Hit rate）作为模型的评价指标时,Morgan模型表现出了更好的预测准确性,可达90%,结合现有螺芴类小分子的数据量以及对预测模型准确度的期望,本文提出将两个模型的结果做交叉参考以保证预测的可靠性。除此以外,通过对比发现分子动力学模拟的晶体结构与实验结果仍存在较大差距,当前准确率只有40%。（3）提出了一种预测非平衡态热力学过程下有机微纳晶体形貌的方法,其具体流程如下:首先,通过PBC理论确认有机晶体的易暴露面,获取其米勒指数。接着,通过使用Gaussian对各方向上的弱作用进行计算,并基于这些作用力计算出各晶面生长时所需要的能量,然后,通过将这些晶面生长能非平衡态化和比值化,得到非平衡态过程下各晶面的相对生长速率Rhkl,最后,将各晶面的相对生长速率和晶体学参数输入到晶体形貌模拟软件Win XMorph中,绘制得到有机微纳晶体的几何形貌。通过与BFDH模型、Equilibrium morphology（平衡态模型）、Growth morphology（吸附能模型）的预测结果进行对比,发现本文提出的方法对非平衡态热力学过程下的晶体形貌预测更为准确。