• Current Applied Physics
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• 제18권11호
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• pp.1313-1319
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• 2018

The coil-to-globule behavior of poly{${\gamma}$-2-[2-(2methoxyethoxy)ethoxy]ethoxy-3-caprolactone} (PMEEECL) as a ${\gamma}$-substituted poly (${\varepsilon}$-caprolactone) was investigated via atomistic molecular dynamics (MD) simulation. For this purpose, radius of gyration, end-to-end distance and radial distribution function of the chain in the presence of water were calculated. Consequently, the lower critical solution temperature (LCST) of PMEEECL chain at which the coil-to-globule transition takes place, was determined in each calculated parameter curve. The simulation results indicated that the LCST of PMEEECL was occurred at close to 320 K, which is in a good agreement with previous experimental results. Additionally, the appearance of sudden change in both Flory-Huggins interaction parameter (${\chi}$) and interaction energy between the PMEEECL chain and water molecules at about 320 K confirmed the calculated LCST result. The radial distribution function (RDF) results showed that the affinity of the PMEEECL side chain to water molecules is lower than its backbone.

• 광물과 암석
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• 제33권3호
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• pp.143-152
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• 2020

버네사이트(birnessite)는 약 7Å의 d-spacing을 가지는 대표적인 층상형 산화망간광물로 높은 양이온 교환능력을 가지기 때문에 지하수나 퇴적물 공극 유체의 화학조성을 결정짓는 중요한 역할을 한다. 버네사이트의 양이온 교환 반응 기작을 규명하기 위해서는 층간 내 양이온의 배위 환경과 결정구조에 대한 원자 수준의 이해가 매우 중요하다. 이번 연구에서는 원자 수준의 계산광물학 방법인 고전 분자동역학(classical molecular dynamics; MD) 시뮬레이션을 이용하여 기존 실험에서 보고된 화학조성을 가지는 삼사정계 Na-와 K-버네사이트의 결정구조, 층간 양이온의 배위 환경 및 적층 구조를 계산하였다. 계산 결과는 기존 X-선 실험에서 보고된 격자 상수와 층간 배위 환경을 잘 재현하여 시뮬레이션 방법의 신뢰성을 보여주었으며, X-선 실험만으로는 구분하기 어려운 층간의 양이온과 물 분자 위치를 구별한 원자 수준의 정보를 제공하였다. 망간 팔면체 층의 적층 순서는 동일하지만 층간 내 Na⁺와 K⁺의 위치가 서로 상이하고, 층간 양이온의 배위 환경과 결정구조 간의 상관관계를 보인다. 원자 수준의 분자동역학 시뮬레이션은 버네사이트의 양이온 교환 반응 기작 규명에 크게 기여할 것으로 기대한다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권3호
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• pp.901-905
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• 2012

In this study, we investigated the pure geometrical effect of porous materials in gas adsorption using the grand canonical Monte Carlo simulations of primitive gas-pore models with various pore geometries such as planar, cylindrical, and random pore geometries. Although the model does not possess atomistic level details of porous materials, our simulation results provided many insightful information in the effect of pore geometry on the adsorption behavior of gas molecules. First, the surface curvature of porous materials plays a significant role in the amount of adsorbed gas molecules: the concave surface such as in cylindrical pores induces more attraction between gas molecules and pore, which results in the enhanced gas adsorption. On the contrary, the convex surface of random pores gives the opposite effect. Second, this geometrical effect shows a nonmonotonic dependence on the gas-pore interaction strength and length. Third, as the external gas pressure is increased, the change in the gas adsorption due to pore geometry is reduced. Finally, the pore geometry also affects the collision dynamics of gas molecules. Since our model is based on primitive description of fluid molecules, our conclusion can be applied to any fluidic systems including reactant-electrode systems.

• 한국결정성장학회지
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• 제15권4호
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• pp.162-167
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• 2005

건조공정 중인 다공성 물질의 물성은 재료의 비균질성 즉 전위, 입자, 입계, 균열, 기공과 같은 미시적인 결함인자들의 영향을 받는다. 따라서 다공성 물질의 건조공정을 전산 시뮬레이션하기 위해서는 원자 스케일 해석을 통한 미시적 물성을 알아야 한다. 본 연구에서는 분자동역학 시뮬레이션을 이용하여 원자 모델을 구성하고 원자 상호간 거동을 예측하여 재료의 미시적 물성을 계산하였다. 이렇게 구한 탄성계수, 열팽창계수, 체적 열용량은 실험 및 이론에 기초한 결과들과 비교하여 검증하였다.

• Composites Research
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• 제24권3호
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• pp.17-24
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• 2011

Ag/Cu층에서 발생하는 misfit 전위를 분석하기 위하여, EAM기법을 활용한 나노인덴테이션 해석을 수행하였다. N$\'{o}$se-Hoover 서모스텟 조건에 의거하여, 2-5nm 정도의 두께를 갖는 필름층에 구형 인덴터로 압입하였다. 해석결과는 misfit 전위에 대한 상대적인 압입위치가, 4nm이하의 필름에 대하여 영향을 미치는 것으로 나타났다. 전위에 의한 슬립 발생할 때 탄성에너지 변화는 Ag/Cu의 연화의 중요한 변수로 작용하며, 각각의 경우에 대하여 임계필름두께에 대해서도 고찰하였다.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제6권3호
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• pp.301-316
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• 2013

The influence of indenter geometry on nanoindentation was studied using a static molecular dynamics simulation. Dislocation nucleation, dislocation locks, and dislocation movements during nanoindentation into Al (001) were studied. Spherical, rectangular, and Berkovich indenters were modeled to study the material behaviors and dislocation activities induced by their different shapes. We found that the elastic responses for the three cases agreed well with those predicted from elastic contact theory. Complicated stress fields were generated by the rectangular and Berkovich indenters, leading to a few uncommon nucleation and dislocation processes. The calculated mean critical resolved shear stresses for the Berkovich and rectangular indenters were lower than the theoretical strength. In the Berkovich indenter case, an amorphous region was observed directly below the indenter tip. In the rectangular indenter case, we observed that some dislocation loops nucleated on the plane. Furthermore, a prismatic loop originating from inside the material glided upward to create a mesa on the indenting surface. We observed an unusual softening phenomenon in the rectangular indenter case and proposed that heterogeneously nucleating dislocations are responsible for this.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.34-37
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• 2009

본 논문에서는 원자적 계산(atomistic calculation)을 이용한 나노박막의 평형상태(self-equilibrium state)에 대한 해석기법을 제시한다. 두께가 얇은 나노박막은 표면 응력(surface stress)에 의한 영향으로 원자간 거리가 벌크상태의 거리보다 작아진다. 두께가 얇은 나노박막에서의 원자 사이의 거리는 표면 응력과 탄성계수들의 표현식으로 계산이 가능하며, 본 논문에서는 {100}, {111}, {110} 표면을 가지는 나노박막의 평형상태의 해석을 위한 해석적 방법을 제시한다. 원자 사이의 거리를 계산하기 위해서는 보다 정확한 표면 응력의 계산방법이 필요하다. 본 연구에서는 나노박막의 평형상태에 대한 해석을 위해 surface relaxation model을 제시하고, 이 모델을 이용하여 표면응력(surface stress)과 표면강성계수(surface stiffness tensor)와 같은 surface parameter의 계산을 수행한다. 본 논문에서 제시된 surface relaxation model을 검증하기 위하여 분자동역학 전산모사(molecular dynamics simulation)의 수치 결과를 제시하고, 본 연구에서 계산한 equilibrium strain과 비교 검증한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권4호
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• pp.830-838
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• 2000

The paper addresses an application of molecular dynamics technique for fracture mechanics. Molecular dynamics simulation is an atomistic approach, while typical numerical methods such as finite element methods are macroscopic. Using the potential functions, which express the energy of a molecular system, a virtual specimen with molecules is set up and the trajectory of every molecule can be calculated by Newton's equation of motion. Several three-dimensional models with various types of cracks are considered. The stress intensity factors, the sizes of plastic zone as well as the dislocation emission are sought to be compared with the analytical solutions, which result in good agreement.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 II
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• pp.731-734
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• 2003

An atomistic process modeling, Kinetic Monte Carlo simulation, has the advantage of being both conceptually simple and extremely powerful. Instead of diffusion equations, it is based on the definitions of the interactions between individual atoms and defects. Those interactions can be derived either directly from molecular dynamics, first principles calculations, or from experiment. In this paper, as a simple illustration of the kinetic Monte Carlo we simulate defects (self-interstitials and vacancies) diffusion after ion implantation in Si crystalline.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.1083-1088
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• 2003

Molecular dynamics simulations on the deformation behavior of single-walled carbon nanotube are performed. Formation energies of CNT's by interatomic potentials are computed and compared with ab initio results. Bending and axial compression are applied under lattice statics and NVT ensemble conditions. Specifically, we focus on the mechanism of kink formation in bending. The simulation results are comprehensively explained in the framework of atomistic energetics. The effects of temperature and chirality on the deformation of carbon nanotube are also studied.