• 대한화학회지
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• 제64권6호
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• pp.350-353
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• 2020

물 분자내의 OH 신축진동(stretching vibration) 운동을 나타내는 정규모드(normal mode)와 국소모드(local mode) 진동수들을 비교하여 수소결합한 물 분자에 대한 국소모드에 기반한 계산의 타당성을 조사하였다. 물 분자의 단량체, 이합체, 삼량체에 대한 계산을 수행하여 분자 클러스터 크기가 커짐에 따라 국소모드 진동수, 국소모드의 비조화성, 그리고 국소모드와 정규모드 진동수들의 유사성이 어떤 경향성을 보이는지 순이론적 양자화학 계산 방법으로 연구하였다. 단량체에서 삼량체로 분자의 갯수가 증가할수록 OH 결합의 비조화성은 증가하며 국소모드와 정규모드 진동수 간의 차이는 줄어드는 것으로 나타났다. 따라서, 응축상에 존재하는 물 분자들의 OH 신축 진동수의 이론적 계산은 비조화성을 쉽게 다룰 수 있는 국소모드에 기반한 방식이 적절할 수 있음을 확인하였다.

• 대한화학회지
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• 제32권5호
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• pp.495-500
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• 1988

trans-[$PtNH_3Cl_2L$] (L = $H_2O$, $NH_3$, $Cl^-$, $Br^-$, $I^-$, $CH_3$ 및 $PH_3$)형 백금(Ⅱ)착물계열의 트란스효과를 설명하기 위해 필자들이 수정한 확장 Huckel MO법을 사용했다. 계산에 의하면 L이 보다 좋은 트란스배향리간드일수록 L의 트란스자리에 있는 Pt-N의 결합의 reduced overlap population(ROP)은 감소했다. 즉 이 사실은 보다 좋은 트란스배향리간드 일수록 트란스 효과가 증대되었다. 따라서 일반적인 trans-[$PtTL_2X$] 착물의 트란스효과를 양자화학적으로 설명할 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.108-118
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• 2004

To find out rational design and synthetic strategies toward efficient hydrogen storage materials, molecular modeling and quantum mechanical studies have been carried out on the MOFs(Metal-Organic Frameworks) having various organic linkers and nanocube frameworks. The calculation results about the free volume ratio, surface area, and electron density variation of the frameworks indicated that the capacity of the hydrogen storage of MOFs was largely dependent on the specific surface area and electron localization around benzene ring rather than the free volume of MOFs. The prediction of the modeling study could be supported by the hydrogen adsorption experiments using IRMOF-1 and -3, which showed more enhanced hydrogen storage capacities of IRMOF-3 compared with the IRMOF-1's at both experimental conditions, 77K, ∠ $H_2$ 1 atm and ambient temperature, ∠ $H_2$ 35 atm.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권12호
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• pp.3727-3732
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• 2013

The interaction between metalloporphyrins and diazine tautomers was investigated using quantum chemistry method. The results showed that the metal atom in the metalloporphyrin was not coplanar with porphin ring, and zinc porphyrin has the most extent of its non-coplanar nature. The most stable complex in nine complexes was iron porphyrin. NBO analysis indicated that the interaction between the lone pair of electrons on the nitrogen atom and the unoccupied lone pair orbital of metal contributes significantly to the stability of the complexes. Through the conceptual DFT parameter and Fukui dual descriptor, the thermodynamic stability and reactivity of complexes were analyzed. The density difference function (DDF) analyzes were performed to explore the rearrangement of electronic density after the coordination interaction. NICS calculation indicated that metalloporphyrin aromaticity was reduced after the coordination interaction, and aromaticity of diazine tautomer was increased along direction vector of the coordination interaction force.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제28권11호
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• pp.2069-2074
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• 2007

The 27Al multiple quantum magic angle spinning (MQMAS) nuclear magnetic resonance (NMR) spectra of mordenite zeolites were simulated using the point charge model (PCM). The spectra simulated by the PCM considering nearest neighbor atoms only (PCM-n) or including atoms up to the 3rd layer (PCM-m) were not different from those generated by the Hartree-Fock (HF) molecular orbital calculation method. In contrast to the HF and density functional theory methods, the PCM method is simple and convenient to use and does not require sophisticated and expensive computer programs along with specialists to run them. Thus, our results indicate that the spectral simulation of the 27Al MQMAS NMR spectra obtained with the PCM-n is useful, despite its simplicity, especially for porous samples like zeolites with large unit cells and a high volume density of pores. However, it should be pointed out that this conclusion might apply only for the atomic sites with small quadrupole coupling constants.

• 대한화학회지
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• 제28권1호
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• pp.26-33
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• 1984

HF와 DF 혼합계내에서 일어나는 다음 두 진동-진동 에너지 이동 반응의 속도상수$(k_{vv})$를 n=2~5에 대해 300~800K 온도 범위에서 이론적으로 계산하였다. HF(v=n) + DF(v=0) ${\to}$ HF(v=n-l) + DF(v=l) + ${\Delta}E$(a) DF(v=n) + HF(v=0) ${\to}$ DF(v=n-l) + HF(v=l) + ${\Delta}E$(b) 이용한 충돌모형은 수소결합에너지를 분자간 상호작용의 주축으로 삼는 loosely-held, non-rigid dimer model이었고, 계산법으로는 반고전적 방법을 사용하였다. 계산 결과 반응(a)에 대한 속도상수가 반응(b)에 대한 속도상수 보다 훨씬 HF-DF 혼합계 내에서는 진동에너지가 HF에서 DF로 이동함이, 또한 반응(a)에 대한 속도 상수는 온도가 높아질 수록 감소하고, 진동 양자수가 커질 수록 증가하는 반면에, 반응 (b)에 대한 속도 상수는 온도 의존성과 양자수 의존성에 있어서 대체로 이와 반대의 경향을 보임을 밝혔으며, 이 계산 결과는 주로 에너지 차 ${\Delta}E$의 부호와 크기로써 설명될 수 있음을 보였다.

• 한국광물학회지
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• 제20권4호
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• pp.313-325
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• 2007

본 연구에서는 점토광물 표면 클러스터의 크기와 결정학적 위상이 전자 밀도와 자기 차폐 텐서에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 캐올리나이트 규산염 층을 대표하는 세 개의 서로 다른 위상의 모델 클러스터와 벤질 알코올과의 상호작용에 대해 다양한 수준의 양자화학 계산을 수행하였다. 모델 클러스터 1은 단순화된 7개의 규산염 고리로 이루어졌고, 모델 클러스터 2는 결정학적 위상을 가진 7개의 규산염 고리로 이루어졌으며, 모델 클러스터 3은 세 개의 규산염 고리와 팔면체 고리로 이루어져 있다. 멀리켄 전하 계산 결과 벤질 알코올과의 반응 후의 상대적인 전자 밀도 이동의 크기는 모델클러스터 3의 사면체 쪽 > 모델 클러스터 1 > 모델 클러스터 2 > 모델 클러스터 3의 팔면체 쪽의 순으로 계산되었다. 또한 벤질 알코올과 강한 수소 결합을 하는 원자들의 전자 밀도 이동이 상대적으로 크다 벤질 알코올 흡착 전에 대한 사면체 표면 원자들의 자기 차폐 텐서 결과는 결정학적 위상을 고려하지 않은 경우 표면 중심으로부터의 거리가 비슷한 산소들끼리 유사한 등방 자기 차폐 텐서 값들을 갖고, 결정학적 위상을 고려한 경우는 결정학적으로 서로 다른 산소 자리(O3, O4, O5)에 대해 각각 $228.2{\pm}3.9,\;228.9{\pm}3.4,\;222.3{\pm}3.0ppm$으로 계산되었다. 흡착 전후의 산소 원자의 화학 차폐의 차이는 알코올과 근접한 산소들에서 약 $1{\sim}5.5ppm$ 정도의 변화가 나타나며 이러한 변화는 최근의 고분해능 이차원 핵자기공명분광 분석을 이용하면 실험으로 관찰할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 모델 클러스터 2의 화학 차폐의 변화는 모델 클러스터 1보다 상대적으로 큰 특징을 보인다. 전자밀도 이동과 화학 차폐의 변화는 약한 양의 상관관계를 가진다. 이러한 결과들은 캐올리나이트 규산염 사면체 층과 벤질 알코올이 약한 수소 결합과 벤젠 고리와 규산염 층 산소 원자들의 약한 정전기적 힘에 의해 흡착되고 있음을 보여준다. 본 연구는 점토광물과 유기물에 대한 양자 화학 계산에서 클러스터 크기와 결정학적 위상이 고려되어야 함을 제시한다.

• 전기화학회지
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• 제16권3호
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• pp.177-183
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• 2013

고전압에서도 사용 가능한 바인더 개발에 대한 요구가 증대됨에 따라 이에 적합한 내산화성이 우수한 바인더를 양자화학적 모델링에 기반하여 제안하고자 하였다. 각 고분자 poly(acryl amide)(PAM), poly(methyl acrylate)(PMA), poly(vinylidene fluoride)(PVDF), poly(hexafluropropylene)(PHFP)에 대하여 반경험적 방법(Semi-empirical method) 및 밀도범함수 이론(Density Functional Theory, DFT) 방법을 이용하여 단량체부터 사량체까지의 고분자 바인더에 대한 최고 점유 분자 궤도함수(Highest occupied molecular orbital, HOMO) 에너지와 이온화 에너지(Ionization Potential, IP) 값을 구하여 실험 값과 비교하였다. 밀도범함수 방법으로 해석한 결과, PHFP, PVDF, PMA, PAM 순으로 고분자의 내산화성이 좋은 것으로 시뮬레이션을 통해 예측되었고, 이러한 결과는 선형 훑음 전압-전류법(Linear Sweep Voltametry, LSV)으로부터 얻은 실험값과 일치하였다. 또한 이 결과는 HOMO 오비탈의 구조를 분석하여 내산화성이 좋은 원인을 규명하였다.

• 광물과 암석
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• 제33권1호
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• pp.1-10
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• 2020

고압 환경에서 규산염 용융체의 원자 구조에 대한 정보는 지구 내부 마그마의 열전도율이나 주변 암석과의 원소 분배계수와 같은 이동 물성을 이해하는 단서를 제공한다. 규소의 전자 구조는 규산염 다면체 주변의 산소 원자 분포와 연관성을 가질 것으로 예상되나, 이 사이의 상관관계가 명확하게 밝혀져 있지 않다. 본 연구는 SiO₂의 고밀도화에 따른 규소의 전자 구조 변화의 미시적인 기원을 규명하기 위해 SiO₂ 동질이상의 규소 부분 상태 밀도와 L₃-edge X-선 흡수분광분석(X-ray absorption spectroscopy; XAS) 스펙트럼을 계산하였다. 규소의 전도 띠 영역에서 전자 구조는 결정 구조에 따라서 변화하였다. 특히 d-오비탈은 108, 130 eV 영역에서 배위 환경에 따른 뚜렷한 차이를 보였다. 계산된 XAS 스펙트럼은 규소 전도 띠의 s,d-오비탈에서 기인하는 피크를 보였으며, 결정 구조에 따라 s,d-오비탈과 유사한 양상으로 변화했다. 계산된 석영의 XAS 스펙트럼은 SiO₂ 유리의 XR S 실험 결과와 유사하였으며 규소 주변 원자 환경이 비슷하기 때문으로 생각된다. XAS 스펙트럼을 수치화한 무게 중심 값은 Si-O 결합 거리와 밀접한 상관관계를 가지며 이로 인하여 고밀도화 과정에서 체계적으로 변화한다. 본 연구의 결과는 Si-O 결합 거리에 민감한 규소 L_2,3-edge XRS가 규산염 유리 및 용융체의 고밀도화 기작을 규명하는 과정에서 유용하게 적용될 수 있음을 지시한다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권6호
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• pp.442-450
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• 2014

본 연구에서는 상수원에서 문제시 되고 있는 미량오염물질의 처리에 대한 연구를 하기 위해선 많은 시간과 비용이 소요되는데, 이를 절감하기 위한 대안으로 양자화학적 기반의 범밀도함수이론(Density Functional Theory, DFT)을 활용하여 물질간의 상호 반응성 및 분해과정을 해석하였다. 본 연구에서 다루고 있는 물질은, 최근 낙동강 수계에서 빈번히 검출되고 있는 Sulfonamide 물질 3종(sulfamethazine, sulfathiazole, sulfamethoxazol)을 선정하였으며, 이론적인 연구로는 DFT모델링, 실험적 연구로는 UV-VIS 및 FT-IR 등의 분광분석을 하여 비교 및 검증을 하였다. DFT모델링을 실시한 결과 Sulfonamide물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)와 오존의 LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) 사이에서 반응이 가장 유리하며, Sulfonamide 물질의 HOMO를 가시화 한 결과 Sulfanilamide기에서 전자밀도가 높게 나타나므로 Sulfanilamide기에서 반응이 활발할 것이라 예측되었다. UV-VIS 실험결과 260 nm에서 Sulfanilamide기가 검출되었으며, 오존산화시 검출된 Sulfanilamide기가 빠르게 사라짐을 알 수 있었다. FT-IR분석결과로써 Sulfanilamide기에서도 그 한 부분인 아민기(N-H)에서 가장 활발한 제거반응이 일어남을 알 수 있었으며 이러한 결과로부터 DFT모델링 방법을 통해서 정수처리 공정에 대해서 반응을 예측할 수 있음을 확인하였다.