• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권4호
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• pp.1280-1286
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• 2023

MgF₂ as a moderator material has been extensively used in the beam shaping assembly (BSA) that plays an important role in the boron neutron capture therapy (BNCT). Regarded as important for applications, the thermal neutron scattering data of MgF₂ were calculated, based on the phonon expansion model. The structural properties of MgF₂ were researched by the VASP code based on the ab-initio methods. The PHONOPY code was employed to calculate the phonon density of states. Furthermore, the NJOY code was used to calculate the thermal neutron scattering data of MgF₂. The calculated inelastic cross sections plus absorption cross sections are in agreement with the available experimental data. The neutron transport in the BSA has been simulated by using a hybrid Monte-Carlo-Deterministic code NECP-MCX. The results indicated that compared with the calculation of the free gas model, the thermal neutron flux and epithermal neutron flux at the BSA exit port calculated by using the thermal neutron scattering data of MgF₂ were reduced by 27.7% and 8.2%, respectively.

• 대한화학회지
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• 제39권7호
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• pp.564-571
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• 1995

NaOH 수용액에서 과산화수소로 2-thiobiuret를 산화성 고리화 반응시켜 5-amion-2H-1, 2, 4-thiadiazoline-3-one을 합성하였다. 이 화합물에 대한 토오토머화 현상을 IR, $^1H$ NMR, $^13C$ NMR 등의 분광학적인 방법으로 고찰하고 분자괘도함수에 의한 이론적 계산 결과와 비교 검토하였다. 이 결과 5-Amion-2H-1, 2, 4-thiadiazoline-3-one는 락팀형보다는 락탐형으로 존재한다. 알킬화 반응을 여러 염기로 DMF 용매와 이상용매계 $H_2O$-THF에서 시도한 결과 N-2 위치에서 알킬화 반응이 일어남을 알 수 있었다. 알킬화 반응은 할로켄화 알칸을 $Li_2CO_3$/DMF의 조건하에서 반응시켰을 때 가장 수율이 좋았다. N-2 위치에서 알킬화 반응 생성물의 확인은 IR, $^1H$ NMR과 $^13C$ NMR 등의 분광학적인 방법과 5-methyl-2-thiobiuret를 thiobiuret와 같이 산화성 고리화 반응을 통하여 5-amino-2-methyl-1,2,4-thiadiazolidine-3-one 표준 시료를 합성하여 알킬화 반응 생성물과 비교 확인하였다.

• 대한화학회지
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• 제59권3호
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• pp.209-214
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• 2015

Acetic acid와 SO₂의 상호작용에 의해 생성되는 안정한 복합체를 알아보기 위해 MP2, B3LYP 방법으로 6-311++G(d,p), aug-cc-pVDZ, aug-cc-pVTZ basis set을 사용하여 계산하였다. Syn-acetic acid와 SO₂는 세 종류의 안정한 두 자리 복합체를 형성하였으며 anti-acetic acid도 SO₂와 세 복합체를 보였으나 이들 중 둘은 한자리 복합체로 syn-acetic acid에 비해 안정성이 떨어진다. 가장 안정한 복합체는 SO₂의 S와 syn-acetic acid의 C=O가 상호작용하여 S⋯O=C 결합과 SO₂의 O와 acetic acid의 O-H가 상호작용하여 O⋯H-O 결합을 갖는 두 자리 복합체, C1, C3이다. 이중 C1이 가장 큰 결합에너지 −7.38 kcal/mol을 갖는다. 이 복합체의 안정성은 S⋯O와 O⋯H 거리가 van der Waals 반지름의 합보다 훨씬 짧다는 것으로도 알 수 있다. Vibrational frequencies의 변화에서도 이 원자들의 상호작용을 볼 수 있었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제27권9호
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• pp.1405-1417
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• 2006

The geometrical structures, potential energy surfaces, and energetics for the ligand exchange reactions of tetracoordinated platinum $(PtY_2L_2\;:\;Y,\;L=Cl^-,\;OH^-,\;OH_2,\;NH_3)$ complexes in the ligand-solvent interaction systems were investigated using the ab initio Hartree-Fock (HF) and Density Functional Theory (DFT) methods. The potential energy surfaces for the ligand exchange reactions used for the conversions of $(PtCl_4\;+\;H_2O)^{^\ast_\ast}\;to\;[PtCl_3(H_2O)\;+\;Cl^-]$ and $[Pt(NH_3)_2Cl_2\;+\;H_2O]$$[Pt(NH_3)_2Cl_2\;+\;H_2O]$ to $[Pt(NH_3)_2Cl(H_2O)\;+\;Cl^-] $ were investigated in detail. For these two exchange reactions, the transition states $([PtY_2L_2{\cdot}{\cdot}{\cdot}L^\prime])^{^\ast_\ast} $ correspond to complexes such as $(PtCl_4{\cdot}{\cdot}{\cdot}H_2O)^{^\ast_\ast}$ and $[Pt(NH_3)_2Cl_2{\cdot}{\cdot}{\cdot}H_2O]^{^\ast_\ast}$, respectively. In the transition state, $([PtCl_4{\cdot}{\cdot}{\cdot}H_2O]^{^\ast_\ast}$ and $[Pt(NH_3)_2Cl_2{\cdot}{\cdot}{\cdot}H_2O]]^{^\ast_\ast})$ have a kind of 6-membered $(Pt-Cl{\cdot}{\cdot}{\cdot}HOH{\cdot}{\cdot}{\cdot}Cl)$ and $(Pt-OH{\cdot}{\cdot}{\cdot}Cl{\cdot}{\cdot}{\cdot}HN)$ interactions, respectively, wherein a central Pt(II) metal directly combines with a leaving $Cl^-$ and an entering $H_2O$. Simultaneously, the entering $H_2O$ interacts with a leaving $Cl^-$. No vertical one metal-ligand interactions $([PtY_2L_2{\cdot}{\cdot}{\cdot}L^\prime]) $ are found at the axial positions of the square planar $(PtY_2L_2)$ complexes, which were formed via a vertically associative mechanism leading to $D_{3h}$ or $C_{2v}$-transition state symmetry. The geometrical structure variations, molecular orbital variations (HOMO and LUMO), and relative stabilities for the ligand exchange processes are also examined quantitatively. Schematic diagrams for the dissociation reactions of {PtCl4(H2O)n(n=2,4)} into {$PtCl_3(H_2O)_{(n-2)}\;+\;Cl^-(H_2O)_2$} and the binding energies {$PtCl_4(H_2O)_n$(n = 1-5)} of $PtCl_4$ with water molecules are drawn.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제24권6호
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• pp.864-880
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• 2003

A unified picture for magnetism, superconductivity, quantum optics and other properties of molecule-based materials has been presented on the basis of effective model Hamiltonians, where necessary parameter values have been determined by the first principle calculations of cluster models and/or band models. These properties of the matetials are qualitatively discussed on the basis of the spin and pseudo-spin Hamiltonian models, where several quantum operators are expressed by spin variables under the two level approximation. As an example, ab initio broken-symmetry DFT calculations are performed for cyclic magnetic ring constructed of 34 hydrogen atoms in order to obtain effective exchange integrals in the spin Hamiltonian model. The natural orbital analysis of the DFT solution was performed to obtain symmetry-adapted molecular orbitals and their occupation numbers. Several chemical indices such as information entropy and unpaired electron density were calculated on the basis of the occupation numbers to elucidate the spin and pair correlations, and bonding characteristic (kinetic correlation) of this mesoscopic magnetic ring. Both classical and quantum effects for spin alignments and singlet spin-pair formations are discussed on the basis of the true spin Hamiltonian model in detail. Quantum effects are also discussed in the case of superconductivity, atom optics and quantum optics based on the pseudo spin Hamiltonian models. The coherent and squeezed states of spins, atoms and quantum field are discussed to obtain a unified picture for correlation, coherence and decoherence in future materials. Implications of theoretical results are examined in relation to recent experiments on molecule-based materials and molecular design of future molecular soft materials in the intersection area between molecular and biomolecular materials.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제26권12호
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• pp.1946-1952
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• 2005

New group 15 organometallic compounds, M$(phenanthrenyl)_3$ (M = P (1), Sb (2), Bi (3)) have been prepared from the reactions of 9-phenanthrenyllithium with $MCl_3$. A reaction of 9-(diphenylphosphino)phenanthrene with 2,6-diisopropylphenyl azide led to the formation of (phenanthrenyl)${(Ph)}_2P$=N-(2,6-$^iPr_2C_6H_3$) (4). The crystal structures of 2 and 4 have been determined by single-crystal X-ray diffractions, both of which crystallize with two independent molecules in the asymmetric unit. Compound 2 shows a trigonal pyramidal geometry around the Sb atom with three phenanthrenyl groups being located in a screw-like fashion with an approximately $C_3$ symmetry. A significant amount of CH- -$\pi$ interaction exists between two independent molecules of 4. The phosphorus center possesses a distorted tetrahedral environment with P-N bond lengths of 1.557(3)$\AA$ (P(1) N) and 1.532(3)$\AA$ (P(2)-N), respectively, which are short enough to support a double bond character. One of the most intriguing structural features of 4 is an unusually diminished bond angle of C-N-P, attributable to the hydrogen bonding of N(1)-H(5A) [ca. 2.49$\AA$ between two adjacent molecules in crystal packing. The compounds 1-3 show purple emission both in solution and as films at room temperature with emission maxima ($\lambda_{max}$) at 349, 366, and 386 nm, respectively, attributable to the ligand centered $\pi$ $\rightarrow$ $\pi^\ast$ transition in phenanthrene contributed by the lone pair electrons of the Gp 15 elements. Yet the nature of luminescence observed with 4 differs in that it originates from $\pi$ (diisopropylbenzene)-$\pi^\ast$ (phenanthrene) transitions with the $\rho\pi$contribution from the nitrogen atom. The emission maximum of 4 is red-shifted ranging 350-450 nm due to the internal charge transfer from the phenanthrenyl ring to the N-arylamine group as deduced from the ab initio calculations.

• 대한화학회지
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• 제53권1호
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• pp.7-16
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• 2009

Bz-$H_2O$와 [Bz-$H_2O]^+$의 가능한 구조(N-1, N-2, C-1, C-2, 그리고 TS)에 대하여 여러 이론 수준에 서 분자구조를 최적화 하였으며, 조화 진동주파수를 계산하여 IR 스펙트럼을 예측하였다. 분자 구조의 최적화에서 가장 높은 이론 수준은 B3LYP/cc-pVQZ이며, 보다 정확한 결합에너지를 구하기 위하여 MP2 수준에서 한 점(single point) 에너지 계산을 하였다. 또한 영점 진동에너지(zero-point vibrational energy) 보정을 하여 실험값과 비교하였다. 결합에너지는 N-1 구조에 대하여 MP2/cc-pVQZ//B3LYP/cc-pVQZ 이론 수준에서 $D_e$ 값이 3.92 kcal/mol, 그리고 $D_0$ 값은 3.11 kcal/mol로 계산되었으며, 같은 이론 수준에서 [Bz-$H_2O]^+$의 C-1 구조에 대해서 $D_e$ 값은 9.06 kcal/mol 그리고 $D_0$ 값은 7.82 kcal/mol로 계산되어 실험값 과 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권6호
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• pp.25-31
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• 2004

본 논문에서는 나노 스케일 확산 공정 모사를 위한 방법으로 동력학적 몬테칼로(kinetic Monte Carlo)를 소개하고자 한다. 먼저 동력학적 몬테칼로의 이론과 배경을 살펴보고 실제적인 이해를 돕기 위하여 실리콘 기판에 이온(전자) 주입 후 열처리과정에서 일어나는 점결함의 확산을 동력학적 몬테칼로를 이용하여 모사하는 간단한 예를 보여주고 있다. 동력학적 몬테칼로는 몬테칼로의 일종이지만 기존의 몬테칼로에서 구현하지 못하였던 물리적인 시간을 포아송 확률 과정을 통하여 구현하였다. 동력학적 몬테칼로 확산 공정 모사에서는 연속 확산 미분 방정식의 해를 구하는 기존의 유한 요소 수치 해석적 방법과 달리원자 상호간 혹은 원자와 결함 또는 결함들 간의 화학적 반응과 입자들의 확산 과정을 포아송 확률 과정에 따라 일어나는 화학적 반응, 입자들의 확산 사건의 연속으로 본다. 사건마다 고유의 사건 발생 확률을 갖고 이 사건 발생 확률에 따라 일어나는 확률적 사건의 연속적 발생으로 실제의 반도체 확산 공정을 시간에 따라 직접적으로 모사할 수 있다. 입자들 간의 화학적 반응 사건 확률과 입자들의 확산 공정에 필요한 확률적 인자들은 분자 동역학, 양자 역학적 계산, 흑은 실험으로 얻어진다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.72-72
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• 2012

Lithium rechargeable batteries have been widely used as key power sources for portable devices for the last couple of decades. Their high energy density and power have allowed the proliferation of ever more complex portable devices such as cellular phones, laptops and PDA's. For larger scale applications, such as batteries in plug-in hybrid electric vehicles (PHEV) or power tools, higher standards of the battery, especially in term of the rate (power) capability and energy density, are required. In PHEV, the materials in the rechargeable battery must be able to charge and discharge (power capability) with sufficient speed to take advantage of regenerative braking and give the desirable power to accelerate the car. The driving mileage of the electric car is simply a function of the energy density of the batteries. Since the successful launch of recent Ni-MH (Nickel Metal Hydride)-based HEVs (Hybrid Electric Vehicles) in the market, there has been intense demand for the high power-capable Li battery with higher energy density and reduced cost to make HEV vehicles more efficient and reduce emissions. However, current Li rechargeable battery technology has to improve significantly to meet the requirements for HEV applications not to mention PHEV. In an effort to design and develop an advanced electrode material with high power and energy for Li rechargeable batteries, we approached to this in two different length scales - Atomic and Nano engineering of materials. In the atomic design of electrode materials, we have combined theoretical investigation using ab initio calculations with experimental realization. Based on fundamental understanding on Li diffusion, polaronic conduction, operating potential, electronic structure and atomic bonding nature of electrode materials by theoretical calculations, we could identify and define the problems of existing electrode materials, suggest possible strategy and experimentally improve the electrochemical property. This approach often leads to a design of completely new compounds with new crystal structures. In this seminar, I will talk about two examples of electrode material study under this approach; $LiNi_{0.5}Mn_{0.5}O_2$ based layered materials and olivine based multi-component systems. In the other scale of approach; nano engineering; the morphology of electrode materials are controlled in nano scales to explore new electrochemical properties arising from the limited length scales and nano scale electrode architecture. Power, energy and cycle stability are demonstrated to be sensitively affected by electrode architecture in nano scales. This part of story will be only given summarized in the talk.

• 대한화학회지
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• 제27권5호
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• pp.330-339
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• 1983

N개의 $\sigma$결합으로 분리되어 있는 분자내 두 비결합 궤도함수(nonbonding orbital)간의 상호작용을 PMO론적으로 고찰하기 위하여 질소, 산소 및 황화합물에 대하여 반경험적인 CNDO/2 및 ab initio(STO-3G 수준) 계산을 수행하였다. 각 사슬형 및 고리형 화합물에 대한 기저준위의 에너지, orbital 상호작용에 의한 에너지준위 분리 및 상호작용 에너지 변화에 대한 계산 결과는 섭동론적 에너지항으로 만족스럽게 설명될 수 있었다. 질소 및 산소화합물에서는 through-space 상호작용 에너지항으로서 계산결과가 만족스럽게 설명될 수 있었다. 이 경우 N이 홀수인 계에서는 n-준위가 n+준위보다 안정화되었고 N이 짝수인 계에서는 n+준위가 n-준위보다 안정화되었다. 이 때의 에너지 분리는 홀수계에서 더 큰 결과를 보였다. 그러나 cis-ethylene diamine과 o-phenylene diamine(Table 4의 구조 VI)에서는 through-space 상호작용의 기여가 무시될 수 없었고 그 결과 홀수계에서 에너지 준위의 순서가 뒤바뀌게 되었으며 에너지분리도 짝수계에서 더 큰 결과를 보였다. 끝으로 황화합물에서는 항상 through-space 상호작용의 기여가 무시될 수 없었다. 이 결과는 3주기 원소인 황의 크기가 2주기 원소인 질소 및 산소보다 크다는 사실과 일치하고 있다.