• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제4회(2015년)
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• pp.296-299
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• 2015

$MoS_2$ 단일층에 단축 방향으로 스트레인을 가해 Mo와 S 사이의 거리를 변화시키면서 밴드 구조의 변화를 밀도 범함수 이론에 기반해 계산했다. $MoS_2$ 단일층의 전자 구조는 스트레인에 민감하게 변화하여 밴드갭의 감소와 직접 밴드갭에서 간접 밴드갭으로 밴드갭의 특성이 변화함을 확인했다. 이러한 전자 구조의 변화는 스트레인에 의한 전하 분포의 변화와 로컬 오비탈의 상호작용에 의한 영향으로 해석된다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권5호
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• pp.242-248
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• 2016

연료전지에서의 전체 반응 속도는 산화전극에서 일어나는 수소산화반응에 비해 그 반응 속도가 현저히 느린 환원전극에서의 산소환원반응(oxygen reduction reaction, ORR)에 의해 결정된다. ORR 효율성 평가를 용이하게 하는 지표(descriptor)로서 촉매 표면에서의 산소원자 흡착강도를 활용하는데, 산소흡착강도는 촉매 표면의 기하학적 구조 변형에 따른 전자구조를 변형함으로써 조절할 수 있다. 이에 본 연구에서는 백금 표면의 원자모델을 이용하여 표면의 기하학적 구조가 산소흡착강도에 미치는 영향과 그 원인을 밀도범함수이론(density functional theory, DFT) 계산을 통해 분석하였다. 먼저, 기하학적 구조를 인위적으로 변형시킨 Pt(111) 표면에서의 산소흡착반응을 밀도범함수이론 계산을 이용해 분석함으로써 기하학적 구조변화가 산소흡착강도에 미치는 영향(strain effect)을 확인하였다. 최적화한 Pt 격자상수($3.977{\AA}$)에 ${\pm}1%$ 간격의 변화율을 적용하고 각 변화율마다의 산소흡착강도를 계산하였는데, Pt-Pt 원자 간 거리가 멀어질수록 산소흡착강도가 강해지는 것을 확인하였다. 이는 원자 간 거리가 증가할수록 d-band center가 페르미 준위(Fermi level)쪽으로 이동하게 되며, 이로써 일부 반결합 오비탈(anti-bonding orbitals)에 전자가 채워지지 않기 때문에 전체적으로 반결합 오비탈이 형성될 가능성이 적어지기 때문이다. 결과적으로, 순수한 백금이 가진 격자상수($3.9771{\AA}$) 보다 약 2~4% 작은 백금 표면 격자크기를 가질 수 있도록 유도할 수 있다면 산소흡착강도가 적절히 약하게 조절될 수 있으며, 이는 순수한 백금보다 더 향상된 ORR 성능을 가진 촉매물질 개발 연구를 위한 기초자료로서 활용할 수 있을 것이다.

• 대한화학회지
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• 제59권5호
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• pp.387-396
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• 2015

HOOO-(H₂O)_n (n=1~5) 클러스터에 대해서 다양한 기저집합과 밀도 범함수 이론(DFT) 및 순 이론(ab initio) 방법을 사용하여 가능한 여러 구조를 최적화하고 결합에너지와 조화진동수를 계산하였다. HOOO 단량체의 경우에는 CCSD(T) 이론 수준에서 trans 구조가 cis 구조보다 열역학적으로 더 안정한 것으로 계산되었다. HOOO-(H₂O)_n 클러스터에 대해서는 B3LYP/aug-cc-pVTZ와 CAM-B3LYP/aug-cc-pVTZ 이론 수준에서 분자 구조를 최적화하고 열역학적으로 가장 안정한 분자구조를 예측하였다. HOOO-H₂O 클러스터의 결합에너지는 MP2//CAM-B3LYP 한 점 에너지 계산에서 영점 진동에너지(ZPVE)와 바탕 집합 중첩에러(BSSE)까지 모두 보정한 후 6.05 kcal/mol로 계산되었으며, n=2-5의 경우에는 물 분자의 수가 증가 할수록 물분자 1개 당 평균 결합에너지는 증가하여 약 7.2 kcal/mol의 값으로 수렴하였다.

• 대한화학회지
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• 제59권2호
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• pp.117-124
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• 2015

Hydrogen polyoxide, $H_2O_n-H_2O_m$(n=1-4, m=1-4) 이중합체(dimer)의 분자 구조 변화에 따른 수소결합(H-bonding) 효과를 순 이론적(ab initio) 방법과 밀도 범함수 이론(DFT)으로 계산하였다. 분자 구조는 B3LYP, CAM-B3LYP, MP2의 양자역학적 방법들을 사용하여 최적화하였으며, 진동주파수를 계산하여 최저에너지(true local minimum) 구조인 것을 확인하였다. 보다 정확한 수소결합 에너지(${\Delta}E$) 계산을 위하여 CCSD(T) 이론수준에서 한 점(single-point) 에너지 계산을 하였으며, 영점 진동에너지(ZPVE) 보정과 바탕집합 중첩에러(BSSE) 보정을 하였다. CCSD(T)/cc-pVTZ 이론 수준에서 $H_2O_4-H_2O_3$이 8.18 kcal/mol로 가장 강한 결합을 나타내었으며, 물 이중합체($H_2O-H_2O$)는 3.00 kcal/mol로 가장 약한 결합에너지를 나타내었다.

• 대한화학회지
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• 제60권1호
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• pp.9-15
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• 2016

폭발성능이 높은 HMX와 폭발성능은 떨어지지만 안정성이 높은 LLM-116의 분자복합체인 HMX/LLM-116 공결정(cocrystal)의 폭발 속도, 폭발 압력 그리고 열역학적 안정성에 대하여 이론적으로 연구하였다. 각 분자 구조는 B3LYP/cc-pVTZ 수준까지 최적화 하였으며 가장 약한 방아쇠 결합(trigger bond)과 클러스터에 대한 결합에너지를 계산 하여 열역학적 안정성을 확인하였다. 보다 정확한 에너지를 계산하기 위해 MP2 이론 수준에서 한 점(single point) 에너지를 계산하였으며, monte carlo integration 계산을 통해 밀도를 계산 하였다. 엔탈피는 CBS-Q 이론 수준에서 계산하였으며, 폭발 속도와 폭발 압력은 Kamlet-Jacobs 방정식을 이용하여 계산하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.389-389
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• 2010

우리 연구그룹에서는 분자 소자에서의 소자 구조와 전도도 간의 상관관계를 알아보기 위해서 분자동역학 전산모사와 전자밀도범함수이론 계산 및 전하수송성 계산을 자동으로 수행할 수 있는 소프트웨어를 개발하고 이를 적용해 다양한 나노소자를 연구하고 있다. 본 발표에서는 hexanedithiolate 단일 분자가 Au(111) 전극 사이에서 다양한 S-Au 접점 구조를 가지고 구성된 소자 모델에서 열적 진동이 소자 전도도에 끼치는 효과를 통계적으로 분석하여 단분자 소자 실험에서 제기된 여러 개의 conductance peak의 측정에 대한 논란에 대해 이론적인 규명을 시도할 것이다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.127-139
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• 2014

Hard-Soft Acid-Base (HSAB) 이론은 일반적인 유기, 무기반응의 반응성을 설명하는데 사용되어 왔다. 밀도범함수이론(DFT)을 기반으로 한 계산을 통하여 반응을 기술하기 위해 필요한 화학 퍼텐셜, global/local hardness/softness와 Fukui 함수 등을 얻을 수 있다. B3LYP 수준 하에서 DFT 양자계산을 이용하여 유기 반응을 분석했을 때 local HSAB 이론의 적용여부와 장단점을 알아보고자 하였다. 1-subtituted 다이엔과 비대칭 친다이엔체를 이용한 딜스-알더 반응의 경우 local HSAB 이론을 적용시켜, 오쏘 이성질체가 주 화합물인 이유를 설명할 수 있었다. 작용기를 변화시켰을 때 나타나는 차이점에서 규칙적인 경향성을 볼 수 없다는 사실을 통해서 전자, 입체 효과로 딜스-알더 반응을 분석할 수 없었던 이유를 이해할 수 있었다. Thiocyanate 음이온의 알킬화 반응의 경우 local HSAB 이론을 적용시켰을 때, 얻은 값을 통해서 반응 지점의 선호도를 예측할 수 없었는데 이는 thiocyanate를 생성하는 반응이 속도론적 지배 하에서 우세하는 반응이기 때문이다.

• 대한화학회지
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• 제61권6호
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• pp.328-338
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• 2017

$H_2O_3(H_2O)_n$ (n=1-5) 클러스터들에 대해서 밀도 범함수 이론(DFT)과 순 이론(ab initio) 방법을 cc-pVD(T)Z 바탕집합(basis set)과 함께 사용하여 가능한 여러 구조를 최적화하고 결합에너지와 조화진동수를 계산하였다. $H_2O_3$ 단량체의 경우 CCSD(T)/ccp-VTZ 이론 수준에서 트랜스(trans) 구조가 시스(cis) 구조보다 더 안정한 것으로 계산되었다. 클러스터에 대해서는 MP2/cc-pVTZ 수준까지 분자 구조를 최적화하고 열역학적으로 가장 안정한 분자구조를 예측하였다. 클러스터의 결합에너지는 CCSD(T)//MP2 수준에서 영점 진동에너지(ZPVE)와 바탕집합 중첩에러(BSSE)를 모두 보정한 후 n=1일 때 -6.39 kcal/mol 계산 되었으며 이 같은 결과는 $H_2O$와 $H_2O_2$의 물 클러스터 보다 더 좋은 수소 주게 즉 산(acid)으로서 작용할 것으로 기대된다. 물 분자 1개 당 평균 결합에너지는 n=2의 경우 8.25 kcal/mol, n=3일 때 7.22 kcal/mol, n=4의 경우 8.50 kcal/mol 그리고 n=5의 경우 8.16 kcal/mol로 계산되었다.

• 한국진공학회지
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• 제15권4호
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• pp.360-366
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• 2006

0,25 ML의 산소원자가 흡착하여 이루는 O/Pd(100)-p($2{\times}2$) 표면의 원자구조를 밀도범함수 이론 계산을 통해 연구하였다, Pd(100) 표면의 fourfold hollow 위치가 가장 안정된 산소 흡착위치로 밝혀졌고 O-Pd 결합거리는 $2,15{\AA}$으로 계산되었다. 산소 흡착에 의해 Pd(100) 표면의 첫 번째 층간격 ($d_{12}$) 은 +0,8%의 팽창을 보이는데 이 계산결과는 +3,6%의 팽창을 보고 한 LEED 실험 결과와 차이를 보인다. 차이의 원인으로 시료 표변에 수소 불순물이 존재하였을 가능성을 고려하여 계산한 결과, O/Pd(100)-p($2{\times}2$)에 수소원자가 흡착할 때 $d_{12}$의 팽창이 유발됨을 확인하였다. 수소 흡착량에 따른 구조변화를 분석하여 LEED 시료 표변에 잔존할 것으로 예상되는 수소의 양을 약 0,3 ML로 추정하였다.

• 대한화학회지
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• 제54권4호
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• pp.363-373
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• 2010

마약인 모르핀, 헤로인, 코데인, 펜타조신 그리고, 버프레노파인에 대하여 범밀도함수이론에 근거하여 계산 연구를 수행하였다. 약물특이 분자단과 치환기의 기하학적 파라미터는 B3LYP/6-31+G(d) 레벨로 계산하였고, 전자의 구조는B3LYP/6-311++G(d,p) 레벨로 같은 혼성 범함수를 사용하여 계산하였다. 원자의 전하분포는 Mulliken 개체 수 분석에 의하여 구하였다. 보고된 생물학적 활성, 계산된 분배 계수, 전자 및 기하학적 분석을 토대로 펜타조신과 버프레노파인을 새로 제시된 유사화합물에 대한 모델화합물로 선택하였으며, 이들 유사화합물에 대하여 연구한 뒤, 모델화합물과 비교하였다. 본 연구 결과는 약물특이 분자단의 기하학적 구조와 전자 구조가 다른 치환기의 존재 하에서도 변함없이 유지된다는 것을 보여주었다. 제시된 유사화합물들도 모델 분자의 특성을 갖고 있기 때문에, 이들 유사화합물들도 생물학적 활성을 나타낼 것 같다.