• Proceeding of EDISON Challenge
• /
• 2014.03a
• /
• pp.15-27
• /
• 2014

양자화학 (quantum chemistry)을 처음 접했을 때, 이전까지의 고전역학 (classical mechanics)에 익숙한 대다수의 학생들은 양자화학을 받아들이는 데 어려움을 겪는다. 모형계에 양자역학 (quantum mechanics)을 직접 적용하여 봄으로써 생소한 양자 개념에 대한 이해를 도울 수 있다. 본 논문에서는 양자동역학 (quantum dynamics)을 수치적으로 구현하는 계산 프로그램을 모형계에 적용하여 양자 개념을 설명할 수 있는 몇 가지 예를 보이고자 한다. 1 차원 시간의존 슈뢰딩거 방정식 (1-D time-dependent $Schr{\ddot{o}}dinger$ equation)의 해를 얻어 양자동역학을 구현하였으며, 그에 해당하는 고전동역학은 뉴턴 방정식 (Newton's equation)의 해로 얻어졌다. 조화 진동자 퍼텐셜 (harmonic oscillator potential), 모스 진동자 퍼텐셜 (Morse oscillator potential), 이중 우물 퍼텐셜 (double-well potential), 네모 퍼텐셜 장벽 (rectangular potential barrier), 그리고 에카트 퍼텐셜 (Eckart potential)에 대한 계산을 수행하였다. 두 가지 동역학을 비교하기 위하여 계산 결과의 시각화 (visualization)를 이용하고 동역학 특성의 차이를 비교하는 차별화 (differentiation)를 강조한다. 영점에너지 (zero-point energy), 위상어긋남 (dephasing), 터널링 (tunneling), 그리고 반사 (reflection) 현상과 같은 양자동역학의 특징을 고전동역학과 비교함으로써 직관적인 이해를 도울 수 있었다. 이러한 결과는 양자화학에 입문하는 학생들을 대상으로 쓰일 수 있는 효율적인 강의 모델을 제시할 것으로 기대한다.

• Proceeding of EDISON Challenge
• /
• 2014.03a
• /
• pp.211-224
• /
• 2014

금속을 포함한 분자에 대한 양자계산은 정확하고 일관된 결과를 얻기가 힘들 뿐만 아니라 상당한 컴퓨터 자원을 소비하며 많은 시간이 소요된다. 본 연구에서는 복잡한 양자계산의 근사를 위한 방법으로 본래 정성적인 구조 예측에 사용되는 닮은 궤도함수분석(Isolobal Analysis)을 정량적인 측면에서 접근해보고, 이를 통해 닮은 궤도(Isolobal) 구조를 가지고 있는 단위들(radical 등)에 대해서 계산을 근사할 수 있는 방법에 대해 논의한다. $CH_3$, $CH_2$와 닮은 궤도 구조를 가진 전형 원소를 중심으로 하는 분자들에 대해 가장 기초적인 근사계산인 Hartree-Fock 양자계산을 수행하였다. $(CUH_5){_2}^{2-}$를 표적으로 결합 구조를 예측하기 위한 경향성을 계산한 결합 성질로부터 파악한다. 분석 결과 동일한 주기에 대해서는 원자반지름(Atomic radii)에 대해 조화 형태의 결합에너지가 얻어졌으며, 동일한 족에 대해서는 좋은 근사가 되지 않았다. 파악된 경향성을 바탕으로 금속의 결합을 근사한 에너지에 대해서는 -1054.1875 kJ/mol로 비교적 큰 오차를 보였으나, 오차 항에 대한 분석이 가능해 추가적인 계들에 대한 계산으로 근사를 교정할 수 있을 것으로 보인다.

• Proceeding of EDISON Challenge
• /
• 2014.03a
• /
• pp.39-51
• /
• 2014

산성비의 주요 원인인 이산화황($SO_2$)을 배기가스로부터 효과적으로 제거하기 위한 용매 중 이온성 액체(ionic liquid, IL)의 $SO_2$ 흡수능 (absorption capacity)을 양자화학적 방법을 이용하여 평가했다. 이를 위해 hydroxyl ammonium 계열의 양이온 monoethanolammonium, diethanolammonium 2종과 carboxylate 계열의 음이온 acetate, formate 2종을 조합하여 총 4종의 IL을 연구에 적용했다. $SO_2$가 IL의 pair, 양이온 또는 음이온과 complex를 형성할 때로 구분하여 계산 모델을 세웠으며, 열역학적 상태 변화와 오비탈 상호작용 분석을 통해 흡수능을 평가하였다. 계산 결과, 음이온-$SO_2$ complex를 적용했을 때 formate에 비해 acetate가 $SO_2$ 흡수에 유리할 것으로 분석되었으며, 이는 이전의 실험 연구에서 얻어진 흡수능 경향성과도 잘 맞는다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
• /
• v.29 no.2
• /
• pp.58-63
• /
• 2018

As the quantum volume increases, we are about to use quantum computers for real applications. Therefore, it is necessary to investigate how much quantum-computational gain is achievable in the near future. In this work, we analyze a fault-tolerant quantum computing method for near-term applications such as the ground-state estimation problem. Based on quantitative analysis, we find that it is still necessary to improve the current fault-tolerant quantum computing. This work also discusses which parts should be improved to improve quantum computing performance.

• Journal of the Korean Chemical Society
• /
• v.44 no.3
• /
• pp.190-193
• /
• 2000

ab initio calculations are presented for M-Rg and M-Rg2 (M=Li, Na, Rg=He, Ar) van der Waals clusters.InternucIear distances and binding energies of LiHe, LiAr and NaAr obtained by all-electron MP2(6-311++G(3df,3pd)) method are in good agreement with experimental values. Calculated properties of LiHe$_2$, LiAr$_2$, NaHe$_2$ and NaAr$_2$ are also reported.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
• /
• v.24 no.4
• /
• pp.289-300
• /
• 2011

Atomistic origins of carbon solubility into silicates are essential to understand the effect of carbon on the properties of silicates and evolution of the Earth system through igneous and volcanic processes. Here, we investigate the atomic structure and NMR properties of dissolved carbon in enstatite using Raman spectroscopy and quantum chemical calculations. Raman spectrum for enstatite synthesized with 2.4. wt% of amorphous carbon at 1.5 GPa and $1,400^{\circ}C$ shows vibrational modes of enstatite, but does not show any vibrational modes of $CO_2$ or ${CO_3}^{2-}$. The result indicates low solubility of carbon into enstatite at a given pressure and temperature conditions. Because $^{13}C$ NMR chemical shift is sensitive to local atomic structure around carbon and we calculated $^{13}C$ NMR chemical shielding tensors for C substituted enstatite cluster as well as molecular $CO_2$ using quantum chemical calculations to give insights into $^{13}C$ NMR chemical shifts of carbon in enstatite. The result shows that $^{13}C$ NMR chemical shift of $CO_2$ is 125 ppm, consistent with previous studies. Calculated $^{13}C$ NMR chemical shift of C is ~254 ppm. The current calculation will alllow us to assign potential $^{13}C$ NMR spectra for the enstatite dissolved with carbon and thus may be useful in exploring the atomic environment of carbon.

• Proceeding of EDISON Challenge
• /
• 2013.04a
• /
• pp.89-100
• /
• 2013

생물정보학의 다양한 이론적 내용과 계산적 방법들이 갈수록 전문화 되어짐에 따라 신약 개발, 신 물질 합성, 단백질의 구조 예측 등 다양한 분야에서 필요성이 커져가고 있다. 이 중 molecular docking 기술은 단백질과 특정 분자간의 결합 형태를 분자 모델링 기법을 통해 알아내는 방법이며 신약개발 연구에 큰 영향을 미치고 있다. Molecular docking을 통하여 분자간의 결합 형태를 예측하는 과정에서 Protein-ligand complex의 정확한 에너지 측정을 가능하게 하는 scoring function이 필요하다. 그런데 본 연구에서 사용한 B-Raf kinase protein 은 active site 부분에서 ligand와 receptor 간에 aromatic ring로 인한 ${\pi}-{\pi}$ interaction이 정확한 에너지 계산을 어렵게 한다. 이러한 ${\pi}-{\pi}$ interaction 부분의 에너지를 정확하게 계산하기 위해 양자역학 계산을 실시하였다. Active site 부분에서 ligand와 receptor에서 발생하는 각각 다른 5개의 ${\pi}-{\pi}$ interaction 구조를 준비하여 Gaussian을 통해 양자역학 에너지를 계산하였다. 그리고 이러한 결과 값들이 ligand의 활성 값과 어떤 상관관계를 갖는지 살펴보았다. 그 결과 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 양자역학으로 계산한 값이 그렇지 않은 것보다 더 좋은 상관관계를 보여주었다. 이는 특별한 구조의 영향으로 ligand와 receptor 간의 결합에너지를 정확하게 계산하기 어려운 문제에서 양자역학을 적용할 경우 더욱 좋은 결과값을 얻을 수 있었다. 또한 이러한 데이터가 신 물질 개발이나 신약 개발 등의 다양한 분야에서 계산화학 방법이 신뢰성을 얻는데 도움 될 수 있다고 생각된다.

• Proceedings of the Petrological Society of Korea Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.32-34
• /
• 2009

• Journal of the Korean Chemical Society
• /
• v.52 no.1
• /
• pp.7-15
• /
• 2008

Molecular motion influencing the absorption spectrum of a chromophore in liquid is theoretically described by a quantum mechanical time correlation function. In the present paper, we developed a theoretical method to calculate such a quantum mechanical time-correlation function from a classical time-correlation function using semi-classical approximations. The calculated time-correlation function was combined with the second order cumulant expansion method to calculate the absorption spectrum of nile blue in acetonitrile. Reasonably good agreement with experimental spectrum was obtained. From the comparison with experimental spectrum, we concluded that the time scale of solvation dynamics of the system should be longer then 1ps and the first shell of solvent is the major contribution to the solvation dynamics.

• Proceedings of the Korean Society of Applied Pharmacology
• /
• 1994.11a
• /
• pp.105-110
• /
• 1994

분자 모델링은 Molecular Mechanics 라는 empirical force field를 사용하여 여러 가지 분자들의 3차원적 구조를 구하고, 이로부터 이 분자들의 물리적, 화학적 성질들을 계산하고, Computer Graphics를 사용하여 형상화하는 전반적인 연구활동을 의미한다. 이러한 연구활동의 출발점은 실제의 분자와 가장 가까운 3차원적 분자구조를 얻는 것이다. 여러 가지 가능한 방법을 통하여(양자역학적 계산 혹은 X-ray Database 검색등) 최적의 구조를 얻은 후, 이 구조를 사용하여 관심 있는 여러가지 물리적, 화학적 성질들을 계산할 때, 비로소 실험결과를 설명할 수 있게 되고, 이를 토대로 하여 새로운 분자의 Design 이 가능할 수 있을 것이다.