A+ 물리화학실험-계산화학 실습 (Gaussian View) 실험 보고서

문서 내 토픽

1. 계산화학

계산화학은 화학 전체를 크게 나누는 분류 중 하나인 물리화학 분야에 속하는 이론 물리화학의 한 부분이다. 이론 모형을 기반으로 개발된 컴퓨터 프로그램을 연구대상인 분자에 적용하여 모사실험을 수행한 후, 그 결과를 분석하는 것이 계산화학 분야 연구의 주요 내용이다. 계산화학은 실제 실험에서의 제한 조건에서 자유롭기 때문에, 일반 조건에서 안정하게 존재하는 분자들뿐만 아니라 불안정한 중간체나 전이 상태까지도 다룰 수 있다. 또한 실험으로는 얻기 어려운 분자의 내부 구조에 대한 정보를 얻을 수 있으며, 이를 바탕으로 미지 화학반응의 가능성과 반응 과정을 연구할 수 있다.
2. Basis set

Basis set은 전자를 특정 공간에 제한한다는 것을 의미한다. 큰 basis set은 전자가 차지할 공간에 제한이 적으므로 더욱 정확한 분자궤도함수를 얻을 수 있지만 계산 시간이 많이 소요된다. Basis set의 크기는 STO-3G, 3-21G, 6-31G, 6-311G 로 갈수록 커진다. 계산화학을 시작할 때 사용된 basis set의 총 개수와 특징을 잘 이해하는 것이 중요하다.
3. DFT

Density Functional Theory (밀도범함수이론)은 물리학, 화학 및 재료 과학에서 주로 사용되는 계산 방법론이다.
4. 양자화학

양자역학의 기본 법칙 중 슈뢰딩거 방정식에서 전체 또는 부분적으로 파생된 방법을 가리키는 용어이다. 양자화학은 전자 구조 방법과 화학 역학방법으로 나눌 수 있다. ab-initio method는 양자역학 법칙과 기본 상수만을 근거로 계산하는 반면, semiempirical method는 실험 데이터에서 파생된 매개변수를 이용해 계산을 단순화시킨다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 계산화학

계산화학은 컴퓨터를 이용하여 화학 시스템의 구조와 성질을 예측하고 분석하는 분야입니다. 이 분야는 실험적으로 접근하기 어려운 화학 시스템을 연구하는 데 매우 유용합니다. 계산화학은 양자역학, 통계역학, 분자역학 등의 이론을 바탕으로 하며, 이를 통해 분자의 구조, 에너지, 반응성 등을 계산할 수 있습니다. 최근에는 컴퓨팅 기술의 발전으로 인해 더욱 복잡한 화학 시스템을 다룰 수 있게 되었습니다. 계산화학은 화학, 물리학, 생물학, 재료과학 등 다양한 분야에 적용되어 새로운 물질 개발, 반응 메커니즘 이해, 약물 설계 등에 기여하고 있습니다. 향후 계산화학은 실험과 이론의 융합을 통해 화학 연구의 새로운 지평을 열어갈 것으로 기대됩니다.
2. Basis set

Basis set은 양자화학 계산에서 중요한 역할을 합니다. Basis set은 원자 또는 분자 궤도함수를 표현하기 위해 사용되는 일련의 수학적 함수입니다. 이 함수들은 전자의 공간적 분포를 나타내며, 전자의 에너지, 결합 등 다양한 화학적 성질을 계산하는 데 사용됩니다. 적절한 basis set의 선택은 계산 결과의 정확도와 효율성에 큰 영향을 미칩니다. 일반적으로 더 큰 basis set을 사용하면 더 정확한 결과를 얻을 수 있지만, 계산 시간과 메모리 사용량이 증가합니다. 따라서 연구 목적과 시스템의 특성에 맞는 basis set을 선택하는 것이 중요합니다. 최근에는 더 효율적인 basis set 개발과 함께 machine learning 기법을 활용하여 basis set을 자동으로 선택하는 연구도 진행되고 있습니다. Basis set은 양자화학 계산의 핵심 요소이며, 앞으로도 계산화학 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.
3. DFT

DFT(Density Functional Theory)는 양자화학 분야에서 널리 사용되는 중요한 이론적 방법입니다. DFT는 전자 밀도 함수를 이용하여 많체계의 전자 구조와 에너지를 계산하는 방법으로, 전자 상관 관계를 효과적으로 다룰 수 있습니다. 이를 통해 복잡한 화학 시스템의 구조, 반응성, 물성 등을 비교적 정확하게