• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.32 no.3
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• pp.151-162
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• 2019

Todorokite, a tunnel-structured manganese oxide, can contain cations within the relatively large nanopores created by the $3{\times}3$ Mn octahedra. Because todorokite is poorly crystalline and found as aggregates mixed with other phases of Mn oxides in nature, the coordination structure of cations in the nanopores is challenging to fully characterize in experiment. In the current article, we report the atomistic coordination structures of $Mg^{2+}$ ions in todorokite tunnel nanopores using the classical molecular dynamics (MD) simulations. In experiment, $Mg^{2+}$ is known to occupy the center of the nanopores. In our MD simulations, 60 % of $Mg^{2+}$ ions were located at the center of the nanopores; 40 % of the ions were found at the corners. All $Mg^{2+}$ located at the center formed the six-fold coordination with water molecules, just as the ion in bulk aqueous solution. $Mg^{2+}$ ions at the corners also formed the six-fold coordination with not only water molecules but also Mn octahedral surface oxygens. The mean squared displacements were calculated to examine the dynamic features of $Mg^{2+}$ ions in the one-dimensional (1D) nanopores. Our MD simulations indicate that the dynamic features of water molecules and the cations observed in bulk aqueous solution are lost in the 1D nanopores of todorokite.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.31 no.1
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• pp.13-22
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• 2018

Aluminum silicates ($Al_2SiO_5$) undergo phase transitions among kyanite, andalusite, and sillimanite depending on temperature and pressure conditions. The minerals are often used as an important indicator of the degree of metamorphism for certain metamorphic rocks. In this study, we have applied classical molecular dynamics (MD) simulations and density functional theory (DFT) to the aluminum silicates. We examined the crystal structures as a function of applied pressure and the corresponding stabilities based on calculated enthalpies at each pressure. In terms of the lattice parameters, both methods showed that the volume decreases as the pressure increases as observed in the experiment. In particular, DFT results differed from experimental results by much less than 1%. As to the relative stability, however, both methods showed different levels of accuracy. In the MD simulations, a transition pressure at which the relative stability between two minerals reverse could not be determined because the enthalpies were insensitive to the applied pressure. On the other hand, in DFT calculations, the relative stability relation among the three minerals was consistent with experiment, although the transition pressure was strongly dependent on the choice of the electronic exchange-correlation functional.

• Membrane Journal
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• v.25 no.2
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• pp.162-170
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• 2015

In this study, gas permeability of polyimide materials having a various amine group was measured and molecular dynamics was used to analyze the dynamic characteristics of the gas molecules in the polyimide by calculating the position and velocity of the gas molecules with change of the time. The gas permeability of polyimide membrane having substitution site which increase free volume in the polymer was increased. However, polyimide with rigid structure showed decreased gas permeability. As a result of analyzing the change in the gas permeation behavior using molecular dynamics simulations, we confirmed that the results show the same tendency with actual measurements of the gas permeability.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.38 no.8
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• pp.698-704
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• 2001

Doped ceria의 전기전도도는 도핑 원소의 종류와 양에 큰 의존성을 가지고 특정 조성에서 최대 전도도 값을 가지며 높은 dopant 농도에서는 전기전도도는 감소한다. 이런 현상은 dopant와 산소 빈자리 사이의 회합 형성과 관련이 있다고 알려져 있다. 그러나 Gd 이온이 도핑된 ceria의 경우 주된 회합종이 (2G $d_{Ce}$ $V_{o}$ )인지 (G $e_{Ce}$ $V_{o}$ ) 인지는 명확하게 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 회합분포가 전기전도도에 미치는 영향을 연구하기 위해 결함의 회합종과 분포가 다른 3가지 경우에 대해서 시뮬레이션을 행하였다. 분자동력학법을 이용하여 다양한 온도와 다른 회합분포의 경우에 대해 산소 확산계수가 계산되어졌으며, 계산된 산소 확산계수는 실험적으로 결정된 bulk 전도도로부터 얻어진 산소 확산계수와 비교되어졌다. 그 결과 (2G $d_{Ce}$ $V_{o}$ )와 (G $e_{Ce}$ $V_{o}$ ) 회합이 공존하며 이들이 통계학적으로 이항 분포를 가지는 경우가 실험적으로 보고된 값과 가장 일치하는 결과를 얻을 수 있었다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.120-125
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• 2016

용매화 된 이온들간의 상호작용은 화학을 비롯한 여러 분야에서 중요하게 다뤄지고 있다. 계산화학에 있어 다양한 용매에 용매화 된 이온들간의 상호작용은 분자동력학 시뮬레이션(MD)을 이용한 PMF 계산을 통해 많이 연구되어 왔는데, 본 그룹에서는 물을 표현할 수 있는 다양한 모델과 Salt solution 하에 Na+ 이온과 Cl- 이온 사이 상호작용을 PMF 계산을 통해 알아보았다. 첫 번째로 Polarizable water model인 Tip4p-fq를 사용한 PMF 계산 결과는 아직 진행 중에 있으며 결과적으로는 기본적으로 CHARMM water force field에서 제공해주는 Tip3p 모델 및 양자계산 방법 중 하나인 Ab initio를 이용한 결과와 비교, 분석 할 예정이다. 두 번째로 1M/2M/5M Salt solution의 서로 다른 농도를 사용하여 시뮬레이션 한 결과 1M과 2M에서는 물 속에서 시뮬레이션 한 결과와 큰 차이가 없었으나 농도가 짙은 5M 용매 내에선 $Na^+$이온과 $Cl^-$이온 사이 거리가 멀어질수록 주변 Salt에 영향을 받는 것을 확인 할 수 있었다. 결론적으로 본 연구를 진행함으로써 우리는 서로 다른 전하를 갖는 이온 사이 상호작용에 대한 이해를 더 높일 수 있었다.

• Journal of Power System Engineering
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• v.15 no.5
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• pp.30-36
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• 2011

본 논문은 근수축을 이용한 근육 작용의 운동학을 다룬다. 첫째, 근육 해부학이 미시적 관점의 운동학에 대하여 검토되었으며, 다음으로 거시적 관점의 근육 운동학이 작동 이론을 설명하기 위해 공식화 되었다. 그리고 작동 모델을 평가하기 위해 시뮬레이션 결과가 제시된다. 본 연구는 마이크로미터 거리에 따라 생물학적 분자 운동이 어떻게 거시적 운동으로 바뀌는지를 설명하고 있다. 마지막으로 근육 모델이 거시적/미시적 작동용으로 여러 가지 역학의 형태로 이용될 수 있다는 것을 보인다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.9.1-9.1
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• 2011

나노입자는 벌크에 비해 월등히 큰 비표면적(surface-to-volume ratio)과 작은 사이즈에서 오는 양자효과로 인해 촉매나 나노 전자 소자 등 여러 분야에서 응용되고 있다. 특히 백금 나노입자는 수소나 메탄올의 산화, 산소환원 반응의 독보적인 촉매로서 연료전지의 산화극과 환원극의 촉매로 널리 활용되고 있다. 본 연구에서는 높은 가격의 백금의 사용량을 줄일 수 있는 합금 나노입자 촉매에 대한 연구의 일환으로 Pd, Au, Cu, Ag 등의 원소를 활용한 합금 나노입자에 대한 구조 및 열역학적 안정성에 대한 연구를 수행하였다. 다양한 합금에 대한 원자간 포텐셜을 개발하였고, 이를 기반으로 몬테카를로 및 분자동력학 시뮬레이션을 수행하여 Pd-Pt, Cu-Pt, Ag-Pt, Au-Pt 이원계 합금 나노입자의 다양한 원자 구조 및 형상에 따른 결합에너지와 열역학적 특성에 대하여 분석하였다.

• Journal of the Korea Society for Simulation
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• v.6 no.1
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• pp.53-60
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• 1997

Results from a nonequilibrium molecular dynamics (NEMD) simulation are presented for an argon liquid subject to a shear flow. The segmented molecular dynamics method and the subtraction technique used in NEMD program to reduce the thermal fluctuation noise in data are studied with different shear rates. The standard deviation in the shear stress reduced from 0.030 to 0.004 by the segmented molecular dynamics method for 50 repeated segments. On the other hand, the standard deviation of the data remained the same when the subtraction technique was applied, where as the results of shear stress by constant value in a random way.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2003.06a
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• pp.1182-1185
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• 2003

Recently, the research of the nano technology has been done on a lot of area over the world. Especially, the interest of them is much higher for semiconductor companies and other super accuracy processing area. In this thesis, we have approached the characteristic of the tensile and bonding of copper, frequently used to nano wires, by molecular dynamics simulation. And the simulation was done by EAM, Embedded Atom Method which has the most highest accuracy for metal. Then the feature of copper at atom space is understood through the simulation of nano wire.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2017.03a
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• pp.151-157
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• 2017

암으로 인해 사망하는 인류를 위해 많은 연구자들이 노력하고 있다. 하지만 아직까지도 암세포를 선택적으로 파괴하여 완치하는 것은 힘든 일이다. 우리는 암세포에만 특이적으로 작용하는 항암제를 연구하고자 계획하였고, 암세포에만 선택적으로 약물 분자를 전달하는 캡슐을 만들기 위해서 컴퓨터를 이용한 계산화학 기법을 사용하기로 하였다. 3차원 캡슐은 고려할 변수가 너무 많기 때문에 2차원 캡슐을 모델링하여 어떤 조건에서 캡슐이 열리고 닫히는지 확인하였다. 고리의 길이와 고리 말단끼리 서로 끌어당기는 힘이 캡슐이 열리고 닫히는지 주요한 요인으로 작용하였고 이 결과를 통해 실제 항암제로의 적용가능성을 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있었다.