• 전기화학회지
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• 제16권3호
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• pp.177-183
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• 2013

고전압에서도 사용 가능한 바인더 개발에 대한 요구가 증대됨에 따라 이에 적합한 내산화성이 우수한 바인더를 양자화학적 모델링에 기반하여 제안하고자 하였다. 각 고분자 poly(acryl amide)(PAM), poly(methyl acrylate)(PMA), poly(vinylidene fluoride)(PVDF), poly(hexafluropropylene)(PHFP)에 대하여 반경험적 방법(Semi-empirical method) 및 밀도범함수 이론(Density Functional Theory, DFT) 방법을 이용하여 단량체부터 사량체까지의 고분자 바인더에 대한 최고 점유 분자 궤도함수(Highest occupied molecular orbital, HOMO) 에너지와 이온화 에너지(Ionization Potential, IP) 값을 구하여 실험 값과 비교하였다. 밀도범함수 방법으로 해석한 결과, PHFP, PVDF, PMA, PAM 순으로 고분자의 내산화성이 좋은 것으로 시뮬레이션을 통해 예측되었고, 이러한 결과는 선형 훑음 전압-전류법(Linear Sweep Voltametry, LSV)으로부터 얻은 실험값과 일치하였다. 또한 이 결과는 HOMO 오비탈의 구조를 분석하여 내산화성이 좋은 원인을 규명하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제27권1호
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• pp.1-5
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• 2010

HOMO(the highest occupied molecular orbital) and LUMO(the lowest unoccupied molecular orbital) of four recalcitrant polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were calculated by MOPAC program(CaChe Co). The previous papers which reported experimental results about radical reaction of PAHs were reviewed. The reported radical reaction positions of four PAHs corresponded with predicted positions in which ${\Delta}E$(HOMO-LUMO) was high. From these results, it appears that determining the ${\Delta}E$(HOMO-LUMO) of a PAH is a promising method for predicting the radical reaction position.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제19권5호
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• pp.527-530
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• 1998

This paper presents the electrochemistry and molecular orbital (MO) picture of a series of conformationally-restricted thioxantone derivatives. A series of $C_2-substituted$ thioxanthones were examined to probe the electronic influence of the substituent on the electrooxidation and electroreduction sites (i.e., on the electron densities at the 10-and 9-positions), respectively. In the presence of "electrophoric" groups such as C=O and S, characteristic electrochemical reduction and oxidation responses are observed. The electrochemical reaction was diffusion-controlled, because the $I_p/{\upsilon}^{1/2}$ ratio was constant for the anodic and cathodic wave of thioxantone derivatives. These substituent effects are presented in terms of correlations of oxidation (or reduction) potentials with the highest occupied molecular orbital (HOMO), or lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energies, respectively. There is good correlation between energies of the HOMO vs. $E_{pa}^{(+)}$ and energies of the LUMO vs. $E_{pc}^{(-)}$. Frontier Molecular Orbital (FMO) is changed by the functional group of thioxanthones. FMO energy level was offered us the information about the electron transfer direction, and the coefficient of FMO was offered the information about the electron transfer position. Sulfur atom has an important effect on oxidation potential, $E_{pa}^{(+)}$ and the carbonyl carbon has an important effect on reduction potential, $E_{pc}^{(-)}$. Therefore we were appreciated that the contribution of sulfur atom for the $E_{pa}^{(+)}$ and HOMO energies is larger than the contribution of carbonyl group for the $E_{pc}^{(-)}$ and LUMO energies.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제17권11호
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• pp.1789-1796
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• 2007

A ${\beta}$-glucosidase with the molecular mass of 160,000 Da was purified to homogeneity from cell extract of a cellulolytic bacterium, Cellulomonas uda CS1-1. The kinetic parameters ($K_m$ and $V_{max}$) of the enzyme were determined with pNP-cellooligosccharides (DP 1-5) and cellobiose. The molecular orbital theoretical studies on the cellulolytic reactivity between the pNP-cellooligosaccharides as substrate (S) molecules and the purified ${\beta}$-glucosidase (E) were conducted by applying the frontier molecular orbital (FMO) interaction theory. The results of the FMO interaction between E and S molecules verified that the first stage of the reaction was induced by exocyclic cleavage, which occurred in an electrophilic reaction based on a strong charge-controlled reaction between the highest occupied molecular orbital (HOMO) energy of the S molecule and the lowest occupied molecular orbital (LUMO) energy of the hydronium ion ($H_3O^+$), more than endocyclic cleavage, whereas a nucleophilic substitution reaction was induced by an orbital-controlled reaction between the LUMO energy of the oxonium ion ($SH^+$) protonated to the S molecule and the HOMO energy of the $H_2O_2$ molecule. A hypothetic reaction route was proposed with the experimental results in which the enzymatic acid-catalyst hydrolysis reaction of E and S molecules would be progressed via $SN_1$ and $SN_2$ reactions. In addition, the quantitative structure-activity relationships (QSARs) between these kinetic parameters showed that $K_m$ has a significant correlation with hydrophobicity (logP), and specific activity has with dipole moment, respectively.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.2
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• pp.1074-1078
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• 2004

열 중착 방법을 이용하여 copper(II)-phthalocyanine(CuPc) 박막을 glass 기판 위에 제작하였다. 박막은 열처리를 하지 않은 경우와 열처리 조건을 $150^{\circ}C$ 로 후열(annealing) 처리 하는 방식으로 하였으며 후열 처리한 경우 $150^{\circ}C$에서의 열처리 지속 시간을 각각 2시간, 3시간, 4시간으로 달리하였다. 제작된 박막의 전기전도도를 평가하기 위해 마이크로파의 근접장 효과를 이용한 근접장 현미경(near-field scanning microwave microscope)을 이용하여 비파괴적인 방식으로 CuPc 박막의 반사계수(reflection coefficient)를 측정하였다. CuPc 박막의 전기전도도 특성을 UV 흡수도를 통한 HOMO(highest occupied molecular orbital), LUMO(lowest unoccupied molecular orbital) 준위의 밴드갭의 shift 현상과 관련지어 설명하였다. 박막 표면 특성은 SEM(scanning microscope microscopy)을 통해 관측하였다. 열처리 지속 시간에 따른 CuPc 박막의 전기전도도 특성은 2시간으로 지속한 경우의 박막의 경우 가장 좋았으며 그 보다 더 오랜 시간 동안 열처리를 지속한 경우에는 전기 전도 특성이 오히려 나빠짐을 알 수 있었다.

• 한국염색가공학회지
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• 제6권1호
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• pp.28-32
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• 1994

The synthesis and absorption spectra of squarvlium(SQ) dyes and croconium(CR) dyes were .studied. Absorption spectra of SQ dye in various solvents exhibited a negative solvatochrornism. Thus, it was suggested that the structure of SQ dye may be a highly polar structure. The λ$_{max}$ of CR dyes undergoes a bathochromic shift of about 100nm compared with the corresponding SQ dyes. This shift can be calculated by the Pariser-Parr-Pople molecular orbital method. From the PPP MO calculation results, we found that SQ dye and CR dye have a almost same Highest Occupied Molecular Orbital(HOMO) level(SQ : -8.0eV, CR : -8.09eV). On the other hand, energy levels of Lowest Unoccupied Molecular Orbital(LUMO) of SQ and CR dyes are -4.09eV and -4.13eV respectively. Thus, replacement of five membered ring by four membered ring in SQ dye causes a large bathochromic shift.t.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2009년도 9th International Meeting on Information Display
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• pp.108-111
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• 2009

We have determined the electronic energy level alignment at the interface between 4,4'-bis-N-phenyl-1-naphthylamino biphenyl (NPB) and 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylenehexacarbonitrile (HAT-CN) using ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS). The highest occupied molecular orbital (HOMO) of 20 nm thick HAT-CN film was located at 3.8 eV below the Fermi level. Thus the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) is very close to the Fermi level. The HOMO position of NPB was only about 0.3 eV below Fermi level at NPB/HAT-CN interface. This enables an easy excitation of electrons from the NPB HOMO to the HAT-CN LUMO, creating electron-hole pairs across this organic-organic interface. We also study the interaction of HAT-CN with a few metallic surfaces including Ca, Cu, and ITO using UPS and ab-inito electronic structure calculation techniques.

• Journal of Photoscience
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• 제9권2호
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• pp.488-490
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• 2002

DNA photodamage mediated by photosensitizers are believed to play an important role in solar UVA carcinogenesis. We investigated the relationship between the DNA-damaging abilities of photoexcited xanthone analogues (as photosensitizers) and their highest occupied molecular orbital (HOMO) energies. DNA damage was examined using /sup 32/P-labeled DNA fragments obtained from the p53 tumor suppressor gene. These compounds induced DNA photodamage in a similar manner, and the extents of DNA damage were following order: xanthone> thioxanthone > acridone. Photoexcited xanthone caused nucleobase oxidation specifically at 5'-G of GG sequence in double-stranded DNA. An oxidative product of 2'-deoxyguanosine, 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OHdG), was detected, and the amount was decreased by DNA denaturation. These findings suggest that photoexcited xanthone generates 8-OHdG at 5'-G of GG in double-stranded DNA through electron transfer. The calculated HOMO energies of these photosensitizers decreased in the following order: xanthone> thioxanthone > acridone. This study has demonstrated that DNA-damaging abilities of these photosensitizers increased exponentially with an increase in their HOMO energies.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제4회(2015년)
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• pp.40-47
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• 2015

본 연구에서는 일치환된 방향족 화합물의 $NO_2{^+}$ 치환반응에서의 반응성 (reactivity)과 지향성 (regioselectivity)에 대해 분석하였다. 기존의 연구에 따르면, 방향족 고리와 치환체 사이의 ${\sigma}$ 결합을 통한 유발효과와 ${\pi}$ 결합을 통한 공명효과로 인해 벤젠 고리의 전자 분포가 증가하게 되면 반응성이 증가하는 것으로 알려져 있다. 또한 반응중간생성물인 탄소양이온의 안정성을 통해 지향성을 확인할 수 있는 것으로 알려진 바가 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 반응성과 지향성이 실험적으로 잘 알려진 7가지의 치환기 (OH, $OCH_3$, $CH_3$, Cl, COOH, CN, $NO_2$)를 선정하여 DFT functional인 B3LYP를 사용하여 natural bond orbital (NBO) 계산을 하였고, 각각의 일치환된 벤젠 고리가 갖는 전자 분포를 ${\sigma}$와 ${\pi}$ 전자로 나누어서 보기로 했다. 그 결과, 일치환된 방향족 고리 치환반응의 반응성과 지향성은 ${\sigma}$ 결합을 통한 유발효과에 의해서는 영향을 받지 않고, 공명 효과로 인한 반응물의 ${\pi}$ 전자 분포에 의해 결정되는 것을 확인할 수 있었다. 이외에도 반응성을 비교 하기 위해 친핵체로 작용하는 일치환된 방향족 고리의 highest occupied molecular orbital(HOMO) 에너지와 친전자체인 $NO_2{^+}$의 lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) 에너지의 차이를 비교하였으며, 친핵체의 HOMO 에너지가 높을수록 반응성이 커짐을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권6호
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• pp.442-450
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• 2014

본 연구에서는 상수원에서 문제시 되고 있는 미량오염물질의 처리에 대한 연구를 하기 위해선 많은 시간과 비용이 소요되는데, 이를 절감하기 위한 대안으로 양자화학적 기반의 범밀도함수이론(Density Functional Theory, DFT)을 활용하여 물질간의 상호 반응성 및 분해과정을 해석하였다. 본 연구에서 다루고 있는 물질은, 최근 낙동강 수계에서 빈번히 검출되고 있는 Sulfonamide 물질 3종(sulfamethazine, sulfathiazole, sulfamethoxazol)을 선정하였으며, 이론적인 연구로는 DFT모델링, 실험적 연구로는 UV-VIS 및 FT-IR 등의 분광분석을 하여 비교 및 검증을 하였다. DFT모델링을 실시한 결과 Sulfonamide물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)와 오존의 LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) 사이에서 반응이 가장 유리하며, Sulfonamide 물질의 HOMO를 가시화 한 결과 Sulfanilamide기에서 전자밀도가 높게 나타나므로 Sulfanilamide기에서 반응이 활발할 것이라 예측되었다. UV-VIS 실험결과 260 nm에서 Sulfanilamide기가 검출되었으며, 오존산화시 검출된 Sulfanilamide기가 빠르게 사라짐을 알 수 있었다. FT-IR분석결과로써 Sulfanilamide기에서도 그 한 부분인 아민기(N-H)에서 가장 활발한 제거반응이 일어남을 알 수 있었으며 이러한 결과로부터 DFT모델링 방법을 통해서 정수처리 공정에 대해서 반응을 예측할 수 있음을 확인하였다.