• 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.

• 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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• 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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• pp.1274-1274
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• 2001

An anharmonicity is a fundamental quantity shaping the potential for stretching OH vibration in phenol and its derivatives. The phenomenon is examined both by experimental and theoretical methods. FT-IR and NIR spectra of series of phenols derivatives were measured in the range of fundamental and first two Overtones of $_{s}(OH)$ Vibrations in $CCl_4$ solutions. The electronic influence of substituents on the analyzed frequencies is discussed and correlated with $pK_{a}$ parameters. Ab initio MP2/6-31G(d,p) and B3LYP/6-31G(g,p) calculations of the potential for proton movement in OH group were performed. Equilibrium structures were also determined. The frequencies of fundamental and overtones were calculated by Numerov-type procedure. The results of calculations are compared with the experimental data. The best linear correlations were obtained for the results of MP2/6-31G(d,p) calculations. It was shown that some structural parameters are especially sensitive on substitution. The linear correlations were found between those parameters and spectroscopic data. The results of calculation are compared with available crystallographic data.

• 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.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제30권4호
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• pp.857-862
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• 2009

We model lattice-mismatched group III-V semiconductor $In_{x}Ga_{1-x}$ alloys with the three-parameter anharmonic Kirkwood-Keating potential, which includes realistic distortion effect by introducing anharmonicity. Although the potential parameters were determined based on optical properties of the binary parent alloys InAs and GaAs, simulated dielectric functions, reflectance, and Raman spectra of alloys agree excellently with experimental data for any arbitrary atomic composition. For a wide range of atomic composition, InAs- and GaAs-bond retain their respective properties of binary parent crystals despite lattice and charge mismatch. It implies that use of the anharmonic Kirkwood-Keating potential may provide an optimal model system to investigate diverse and unique optical properties of quantum dot heterostructures by circumventing potential parameter searches for particular local structures.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제22권7호
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• pp.721-726
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• 2001

The vibrational transition probability expressions for the forced Morse oscillator have been derived using the commutation relations of the anharmonic Boson operators. The formulation is based on the collinear collision model with the exponential repulsive potential in the framework of semiclassical collision dynamics. The sample calculation results for H2+ He collision system, where the anharmonicity is large, are in excellent agreement with those from an exact, numerical quantum mechanical study by Clark and Dickinson, using the reactance matrix. Our results, however, are markedly different from those of Ree, Kim and Shin's in which they approximate the commutation operator I。 as unity, the harmonic oscillator limit. We have concluded that the quantum number dependence in I。 must be retained to get accurate vibrational transition probabilities for the Morse oscillator.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제13권5호
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• pp.553-556
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• 1992

The ${CO}_2$ laser absorption measurement of ${CH}_3{CH}_2Br$ utilizing photoacoustic (PA) technique was performed using a cw and a pulsed ${CO}_2$ lasers. The absorption profile in the ${CO}_2$ laser wavelength region (9-10 ${\mu}$m) and the macroscopic small signal absorption cross section at 10P(20) (10.59 ${\mu}$m, 944 $cm^{-1}$) laser line were measured using a cw ${CO}_2$ laser. The laser fluence dependence on infrared multiphoton absorption (IRMPA) was also studied with a pulsed TEA ${CO}_2$ laser at 10P(20) laser line. In view of monotonic increase of PA signal with the rise of laser fluence, it was suggested that the anharmonicity in pumped vibration mode did not restrict ir multiphoton absorption in ${CH}_3{CH}_2Br$ system as found in large molecular system.

• 광물과 암석
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• 제36권4호
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• pp.355-363
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• 2023

지구물질에 존재하는 안정 동위원소의 평형상태에서의 분화(equilibrium isotope fractionation of stable isotope)는 물질의 진동 특성(vibrational properties)에 기인하며, 지구물질이 지구시스템 내에서 겪는 다양한 지질학적 과정들을 정량적으로 이해하는 데 도움을 준다. 본 연구에서는 H₂O 분자의 clumped 동위원소의 특성을 양자화학계산을 이용하여 규명하였다. 특히, 산소 동위원소(¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁸O)와 수소 동위원소(수소, 중수소, 삼중수소)의 조합으로 구성된 H₂O 분자에 대한 산소와 수소 동위원소간의 clumping 세기를 정량적으로 계산하고, 온도 변화에 따른 clumping 세기 변화 패턴을 분석하였다. 최적화된 분자구조의 평형 결합길이(bond length)와 결합각(bond angle)은 분자의 질량수와 무관하며, 각각 0.9631-0.9633 Å과 104.59-104.62°로 일정하였다. H₂O 분자의 3개의 진동 모드의 진동수는 동위원소 질량수가 증가함에 따라 감소하였으며, 산소보다 수소 동위원소의 변화에 더 큰 영향을 받는다. 진동수를 바탕으로 계산된 동위원소 치환반응의 평형상수 또한 수소 동위원소 질량수에 따라 더 큰 변화 양상을 보인다. 무거운 동위원소 조합의 clumping 반응의 평형상수는 로그값에서 강한 선형 상관관계를 지시한다. 세 동위원소 조합의 상대적인 clumping 강도는 HD¹⁸O에 대하여 각각 1.86배(HT¹⁸O), 1.16배(HT¹⁷O), 0.703배(HD¹⁷O)로 나타났다. Clumping의 세기인 Δ₂₁ 값은 온도의 증가에 따라 감소하며 이차 상관관계를 보인다. 이는 Δ₂₁이 온도 환경 지시자로서 이용될 가능성이 있음을 지시한다. 본 계산 결과는 ¹⁷O와 삼중수소를 포함한 clumped 동위원소 분배의 경향을 최초로 정립한 연구이다. 향후, 자연계에서 산소-수소 동위원소 조성의 기원을 보다 정량적으로 이해하기 위하여 비조화적(anharmonicity) 진동이 고려된 동위원소 분배계수의 계산 또한 필요하다. 상기한 연구 결과는 H₂O 분자의 다양한 지표환경에서의 clumped 동위원소의 측정과 이를 기반으로 한 지질환경 변화 기작을 설명하는 데 사용될 것으로 기대한다.