• 제목/요약/키워드: 양자화학 계산

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이온교환된 Faujasite형 제올라이트의 촉매적 안정성에 대한 시차열분석 및 양자화학적 고찰; 1. Ni2+-Faujasite계 (Differential Thermal Analysis and Quantum Chemical Consideration for Catalytic Stability of Ion Exchanged Faujasite Type Zeolite 1. Ni2+-Faujasite계)

  • 김명철;김종택
    • 공업화학
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    • 제4권1호
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    • pp.75-81
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    • 1993
  • $Ni^{2+}-Faujasite$의 열화학적 안정성을 시차열분석(DTA), 열중량분석(TGA), X선 회절분석(XRD) 및 양자화학적 계산을 통해 고찰하였다. $Ni^{2+}-Faujasite$의 탈수현상은 373-773 K의 온도 구간에서 나타났다. 골격내 T자리를 표현하는 분자모델을 설정하여 전체 에너지와 Wiberg 결합차수를 CNDO/2 분자궤도법을 통해 계산하였다. 계산된 결과는 제올라이트의 결정성 감소가 골격내 Al-O결합의 약화에 직접적으로 연관되어 있음을 나타내었다.

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$B_N$-결함 질화붕소 나노튜브($B_N$-BNNT)를 활용한 $CO_2$ 흡착/전환 반응에 대한 이론 계산 연구

  • 최희철;박영춘;김용현;이윤섭
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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    • pp.299.1-299.1
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    • 2013
  • 넓은 표면적을 갖는 탄소나노튜브(CNT)는 기체 분자의 흡착 성능이 기존의 다른 흡착제에 비해 우수한 것으로 알려져 있으나, CNT의 물리/화학적 성질은 튜브의 직경과 기하 구조에 의해 큰 차이를 나타내며 정제가 매우 까다롭다는 단점을 가지고 있다. CNT와 외형적으로 매우 흡사한 질화붕소 나노튜브(BNNT)의 경우, 구조와 직경에 상관없이 열적, 화학적 안정성이 우수하여 $CO_2$를 비롯한 다른 공해 물질들의 제거제나 흡착제로서 응용 가능성이 매우 높다. 본 연구진은, BN-결함을 도입한 BNNT 벽면에서의 $CO_2$ 흡착 반응과 $CO_2$를 에너지 물질인 HCOOH와 $H_2CO_3$로 전환하는 반응에 대한 양자화학 이론 계산 연구를 수행하였다. 그 결과, $CO_2$에 대한 $B_N$-BNNT 흡착 성능이 튜브의 직경에 상관없이 매우 우수하였고, $B_N$-BNNT 벽면상에 흡착된 $CO_2$가 물 분자와 반응할 경우 HCOOH와 $H_2CO_3$로의 전환반응이 효과적으로 진행되었다. 이러한 이론 계산 연구 결과는 BN-BNNT가 $CO_2$ 흡착제 및 에너지 전환 촉매로의 응용 가능성을 훌륭히 제시하고 있다.

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수소 결합한 물 분자에서 OH 신축 진동의 국소모드와 정규모드 (Local and Normal Modes of OH Stretching Vibration in Hydrogen-Bonded Water Molecules)

  • 권세은;양민오
    • 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.

강철 부식 방지제인 메톨에 대한 이론적 계산 (Theoretical Calculations of Metol as Corrosion Inhibitor of Steel)

  • Gece, Gokhan
    • 대한화학회지
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    • 제53권6호
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    • pp.671-676
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    • 2009
  • 밀도 함수이론을 사용해 철 부식 방지제로써 메톨(N-메틸-p-아미노페놀 설페이트)에 대한 기하학적 및 전자구조에 대한 연구가 처음으로 기술되었다. B3LYP/6-31G+(d,p) 기저세트를 사용해 기상 및 액상에서 HOMO, LUMO, 에너지갭 (${\Delta}E$), 멀리칸하전 ($q_M$), 자연원자하전 ($q_n$)과 같은 양자화학적 변수들이 계산되었다. 부식방지메카니즘을 이해하기 위해 부식방지효율과 양자화학적 변수들간의 연관성이 논의되었다.

캐올리나이트 규산염 층과 벤질알코올의 반응에 대한 양자화학계산에서 결정학적 위상이 멀리켄 전하와 자기 차폐 텐서에 미치는 영향 (The Effect of Lattice Topology on Benzyl Alcohol Adsorption on Kaolinite Surfaces: Quantum Chemical Calculations of Mulliken Charges and Magnetic Shielding Tensor)

  • 이범한;이성근
    • 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.

알라닌 올리고머의 배좌구조에 관한 양자화학적 계산 (Quantum Chemical Calculations on the Conformational Structure of the Alanine Oligomer Model)

  • 심재호
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제16권2호
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    • pp.1563-1570
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    • 2015
  • 본 연구는 올리고펩티드의 연쇄성장 과정에서의 배좌의 변화를 조사하기 위하여 알라닌 올리고머 모델의 2량체 부터 5량체 까지 양자화학 계산(QCC)에 의한 구조최적화 계산을 하였다. 말단기의 영향을 확인하기 위하여 N말단 및 C말단이 공히 amide 구조를 갖는 "amide type" ($CH_3CONH-and-CONHCH_3$)과 N말단만이 methyl 구조를 갖는 "methyl type" ($CH_3NH-and-CONHCH_3$)의 2종류 모델을 준비하였다. 5량체 까지의 구조 최적화 계산 결과 3종류의 형태이성질체로 수렴이 되었다. 안정성이 높은 순서로 각각 ${\alpha}$ 나선형, PPII 유사형, ${\beta}$ 확장형으로 나타났으며, 사슬회전 방향이 서로 반대인 형태이성질체간의 에너지 값은 동일하게 나타났다 (5량체, "amide type" 좌 우회전형: ${\Delta}E=-1.05$, "methyl type" 좌 우회전형: ${\Delta}E=-1.62$). ${\alpha}$ 나선형의 모노머 단위당 에너지변화(${\Delta}E$)는 모노머의 증가와 함께 감소하였다.

간단한 양자계와 빛의 상호작용

  • 김준형;장보영;신석민
    • EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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    • 제6회(2017년)
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    • pp.132-144
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    • 2017
  • 현재, 빛을 이용한 화학 연구가 활발히 진행되고 있고 이러한 연구는 양자역학을 기반으로 화학에서 상당히 중요한 부분을 차지하고 있다. 또한 컴퓨터의 발전에 따라 여러 계산 모델들이 개발되고 있다. 본 논문에서는 회전파 근사(Rotating Wave Approximation, RWA)를 통해 라비 진동을 이론적으로 확인하고, 가장 간단한 연속파 레이저와 두 에너지 준위에서 시작하여 레이저 펄스와 두 에너지 준위, 레이저 펄스와 이원자분자인 $Na_2$ 분자의 두 전자에너지 퍼텐셜 준위, 그리고 실제 시간 밀도 범함수 이론(Real-Time Time Dependent Density Functional Theory, RT-TDDFT)이란 제일원리계산을 통해 연속파 레이저와 $H_2$ 분자와 $C_2H_4$ 분자에서까지 관찰하였다. 이 연구를 통해 공명 전이의 경우 펄스의 면적이 ${\pi}$의 홀수 배일 때 완전한 입자수 전이가 일어나는 펄스 면적 정리를 확인할 수 있었고, 이원자분자인 $Na_2$의 경우엔 펄스의 지속시간도 입자수 전이에 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 더 나아가 $H_2$ 분자와 $C_2H_4$ 분자에서는 RT-TDDFT 계산을 통해 라비 진동을 확인할 수 있었고, 두 종류의 기저함수간의 대조를 통해 기저함수 선택의 중요성을 알아보았고, 가장 중요하게는 레이저를 잘 조작하면 입자를 원하는 상태로 들뜨게 할 수 있다는 것이란 결론을 얻게 되었다.

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최첨단 가상현실 시스템 SeeMore

  • 조세연
    • 지식정보인프라
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    • 통권8호
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    • pp.113-118
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    • 2002
  • 한국과학기술정보연구원 (KISTI) 슈퍼컴퓨팅센터의 SeeMore는 국내에서 처음으로 구현된 시스템으로 지난 해 4월에 설치되었으며, 복잡하고 방대한 계산결과를 가상현실 공간상에서 시각화하여, 효과적인 해석을 가능하게 하는 과학적 가시화 시스템이라고 할 수 있다. SeeMore에서 활용될 수 있는 적용 분야는 가상현실, 과학적 데이터의 시각화, 복잡한 데이터의 분석, 기상모델링, 양자화학, 생물정보학, 물리적 현상의 모델링에 이르기까지 무궁무진하다.

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Faujasite 표면 수산기의 산성에 관한 양자화학적 해석 (Quantum Chemical Calculations of Surface Hydroxyl Groups as Acid Site)

  • 김명철
    • 공업화학
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    • 제9권3호
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    • pp.361-363
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    • 1998
  • Faujasite 표면 수산기를 나타내는 cluster 모델의 전체에너지, 쌍극자모멘트, Wiberg결합차수 및 형식전하를 CNDO/2법을 이용하여 계산하였다. 이에 관한 양자화학적 고찰은 faujasite 표면 수산기의 산세기가 그 기하학적 구조와 Si/Al비에 의존되어 있음을 보여준다. B산성의 세기는 가교형 수산기가 독립형 수산기에 비해 컸었다. 모델분자들의 구조적 안정성은 Si/Al비가 클수록 증가하였다.

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