• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.8-14
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• 2016

화학 결합을 이해하는 중요한 방법 중 하나는 결합이 가지는 고유한 진동 모드를 분석하는 것이다. 진동 모드의 변화를 관측함으로써 다양한 외부 자극과 분자의 상호작용에 대한 연구도 가능하다. 본 연구에서는 전기장이 가해진 물 분자의 진동 모드 변화를 분석함으로써 전기장과 물분자의 상호작용이 화학 결합에 미치는 영향을 알아보았다. 물 분자의 특정 O-H 결합 방향으로 전기장을 걸어주었을 때 신축 진동수의 변화를 살펴봄으로써 결합의 변화를 분석했다. 전기장에 따른 결합의 진동수 변화를 vibrational Stark effect (VSE)라 하고 그 정도를 Stark tuning rate ${\Delta}{\mu}$ ($={\Delta}v/{\Delta}E$, ${\Delta}v$ :진동수의 변화, ${\Delta}E$: 전기장의 변화)로 정의한다. 이때 Stark tuning rate에 영향을 미치는 요소는 전기장에 의한 (1) 분자 구조 변화(geometric effect)와 (2) 전자 구조의 분극현상(polarization effect)으로 나누어 생각해 볼 수 있다. 본 연구에서 물 단일체, 이중체, 사중체의 O-H 결합에 대해 살펴본 결과, VSE 효과에 주로 영향을 미치는 것은 전기장에 의한 구조 변화인 것으로 나타났다. 이를 통해 전기장이 주는 전자 구조 분극 효과는 크지 않지만 이를 통해 유발되는 구조 변화에 의해 진동수 (또는 화학 결합의 세기)가 크게 변한다는 것을 알 수 있다. 그렇기 때문에 수소 결합 안정화로 인해 구조 변화가 쉬운 물 이중체, 사중체에서 VSE 효과가 크게 나타났다. 추가적으로 물 클러스터에서 형성되는 내부 전기장과 O-H 결합의 포텐셜 비조화성(anharmonicity)이 VSE에 주는 영향에 대한 연구도 수행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.262-262
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• 2013

In surface chemistry area, many scientists studied the electrochemical reaction by changing work-function of metal; however, these methods had the weakness that it did not create the electric field. Unlike earlier studies, our capacitor-method makes a strong electric field in ice film. This electric field was induced by soft landing $Cs^+$ ions on ice film, and the strength was measured by the vibrational Stark shift of acetonitrile. In our system, the electric field strength is $10^9$ V/m and it is almost same in the electrochemical cell. This capacitor model provides new method to investigate the electrochemical reaction in vacuum system.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.143.2-143.2
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• 2016

The influence of electric field on CO adsorbed on Pt(111) was investigated with reflection-absorption infrared spectroscopy (RAIRS) in ultrahigh vacuum system. The ice film capacitor method was used to apply electric field to the amorphous ice film with CO on Pt(111). Two systems were compared by measuring the change of the CO stretching vibrational mode under applied electric field; one is CO on Pt(111), and the other is CO buried inside an ice film on Pt(111). By comparing them, we were able to calculate the additional effect of adsorption of CO on Pt(111) on peak shift. The CO adsorbed on Pt(111) has shown larger peak shift than CO adsorbed with H2O when we applied stronger electric field. Additionally, the differences were observable when the applied electric field exceeds $1{\times}10V/m^8$.