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물리분석실험 quantum calculation 결과 레포트

"물리분석실험 quantum calculation 결과 레포트"에 대한 내용입니다.
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최초등록일 2023.02.06 최종저작일 2022.04
계산화학 orca 물리분석실험 보고서 실험 보고서
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물리분석실험 quantum calculation 결과 레포트
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    소개

    "물리분석실험 quantum calculation 결과 레포트"에 대한 내용입니다.

    목차

    1. Data & Result
    2. Discussion
    3. Reference

    본문내용

    Data & Result
    ◎ E-form과 Z-form의 에너지 차이
    Orca 프로그램의 HF-3c 방법으로 5,6-dihydrodibenzo[c,g][1,2]diazocine의 두 isomer형태인 E와 Z form의 에너지 차이를 계산한다.
    E form의 Final Gibbs free energy 는 –641.56273009 Eh이다.
    Z form의 Final Gibbs free energy 는 –641.58659495 Eh이다.
    두 형태의 energy 차이는 0.02386486 Eh이다.
    이 값은 62.657194703 kJ/mol, 14.975428944 kcal/mol와 같다.
    이 에너지 차이는 2-butene의 E, Z form의 에너지 차이가 1kcal/mol 정도, ester bond의 E,Z form의 에너지 차이가 8.5kcal/mol 정도인 것과 비교해보면 두 form 사이에 상당한 에너지 차이가 존재한다는 것을 알 수 있다.

    ◎ 두 isomer의 UV/VIS absorption spectra 계산
    마찬가지로 Orca에서 TDDFT 방식을 이용해 5,6-dihydrodibenzo[c,g][1,2]diazocine의 두 isomer형태인 E와 Z form의 흡수 스펙트럼을 계산한다.
    E form의 경우 흡수 스펙트럼은 505.8nm이다.
    Z form의 경우 흡수 스펙트럼은 413.8nm이다.
    이 흡수 스펙트럼 계산된 흡수 스펙트럼 중 파장이 가장 긴 스펙트럼으로 과 사이의 전자 excitation에 의한 흡수 스펙트럼이다.
    문헌상에서의 흡수 스펙트럼은 E form의 경우 490nm, Z form의 경우 404nm이다. 즉 E form과 Z form 모두에서 조금 더 높은 파장에서 흡수 스펙트럼이 계산된 것을 확인할 수 있다. 그 이유에 대해서는 과제에서 언급했다.

    참고자료

    · Siewertsen, R., Neumann, H., Buchheim-Stehn, B., Herges, R., Nather, C., Renth, F., & Temps, F. Highly efficient reversible Z− E photoisomerization of a bridged azobenzene with visible light through resolved S1 (nπ*) absorption bands. J. AM.CHEM. SOC, Vol 131,43, 15594-15595, 2009
    · H. M. Dhammika Bandara, Shawn C. Burdette, Photoisomerization in different classes of azobenzene,Chem. Soc. Rev., 41, 1809,. 2012

  • AI와 토픽 톺아보기

    • 1. E-form과 Z-form의 에너지 차이
      E-form과 Z-form의 에너지 차이는 두 이성질체 사이의 구조적 차이에 기인합니다. E-form은 trans 구조로 더 안정한 반면, Z-form은 cis 구조로 상대적으로 불안정합니다. 이로 인해 E-form이 Z-form보다 에너지 준위가 낮아 더 안정한 구조를 갖습니다. 이러한 에너지 차이는 두 이성질체 간의 상호 전환 과정에서 중요한 역할을 합니다. 정확한 에너지 차이를 계산하기 위해서는 양자화학 계산 방법을 활용할 수 있습니다.
    • 2. 두 isomer의 UV/VIS absorption spectra 계산
      E-form과 Z-form의 UV/VIS absorption spectra는 두 이성질체 간의 구조적 차이로 인해 다르게 나타납니다. E-form은 trans 구조로 인해 더 긴 파장 영역에서 흡수 피크를 보이는 반면, Z-form은 cis 구조로 인해 상대적으로 더 짧은 파장 영역에서 흡수 피크를 나타냅니다. 이러한 차이는 두 이성질체의 전자 전이 특성을 반영하며, 이를 통해 각 이성질체의 구조와 전자 상태를 이해할 수 있습니다. 정확한 흡수 스펙트럼을 계산하기 위해서는 TD-DFT와 같은 양자화학 계산 방법을 활용할 수 있습니다.
    • 3. 두 isomer의 에너지 차이
      E-form과 Z-form의 에너지 차이는 두 이성질체 간의 구조적 차이에 기인합니다. E-form은 trans 구조로 더 안정한 반면, Z-form은 cis 구조로 상대적으로 불안정합니다. 이로 인해 E-form이 Z-form보다 에너지 준위가 낮아 더 안정한 구조를 갖습니다. 정확한 에너지 차이를 계산하기 위해서는 양자화학 계산 방법을 활용할 수 있습니다. 이러한 에너지 차이는 두 이성질체 간의 상호 전환 과정에서 중요한 역할을 합니다.
    • 4. 분자 내의 탄소 bridge로 인한 constrain
      Azobenzene 분자 내의 탄소 bridge는 분자 구조에 일정한 제약을 가합니다. 이로 인해 E-form과 Z-form 이성질체 간의 상호 전환 과정에서 에너지 장벽이 생성됩니다. 이 에너지 장벽은 두 이성질체 간의 상호 전환을 어렵게 만들며, 이는 광학 스위칭 등 다양한 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다. 따라서 분자 내 탄소 bridge의 구조적 제약은 Azobenzene 이성질체의 광학적, 전자적 특성을 이해하는 데 있어 핵심적인 요소라고 할 수 있습니다.
    • 5. 흡수 스펙트럼
      Azobenzene 분자의 E-form과 Z-form은 서로 다른 UV/VIS 흡수 스펙트럼을 나타냅니다. E-form은 trans 구조로 인해 더 긴 파장 영역에서 흡수 피크를 보이는 반면, Z-form은 cis 구조로 인해 상대적으로 더 짧은 파장 영역에서 흡수 피크를 나타냅니다. 이러한 차이는 두 이성질체의 전자 전이 특성을 반영하며, 이를 통해 각 이성질체의 구조와 전자 상태를 이해할 수 있습니다. 정확한 흡수 스펙트럼을 계산하기 위해서는 TD-DFT와 같은 양자화학 계산 방법을 활용할 수 있습니다.
    • 6. excitation과 isomerization
      Azobenzene 분자의 E-form과 Z-form 간 상호 전환은 광 excitation에 의해 일어납니다. 광 에너지 흡수 시 분자 내 전자 전이가 발생하며, 이로 인해 분자 구조가 변화하여 이성질체 전환이 일어납니다. 이 과정에서 분자 내 탄소 bridge의 구조적 제약이 중요한 역할을 합니다. 정확한 excitation 과정과 이성질체 전환 메커니즘을 이해하기 위해서는 양자화학 계산 방법을 활용할 수 있습니다. 이를 통해 Azobenzene 분자의 광학적, 전자적 특성을 심도 있게 분석할 수 있습니다.
    • 7. TD-DFT 계산에서 얻은 HOMO LUMO transition energy 차이
      TD-DFT 계산을 통해 Azobenzene 분자의 E-form과 Z-form 간 HOMO-LUMO transition energy 차이를 확인할 수 있습니다. 이 차이는 두 이성질체 간의 구조적 차이에 기인하며, 이는 각 이성질체의 전자 전이 특성을 반영합니다. 정확한 HOMO-LUMO transition energy 차이를 계산하기 위해서는 TD-DFT와 같은 고급 양자화학 계산 방법을 활용해야 합니다. 이를 통해 Azobenzene 분자의 광학적, 전자적 특성을 심도 있게 분석할 수 있습니다.
    • 8. Azobenzene의 E와 Z form 사이의 에너지 차이
      Azobenzene 분자의 E-form과 Z-form 사이에는 에너지 차이가 존재합니다. E-form은 trans 구조로 더 안정한 반면, Z-form은 cis 구조로 상대적으로 불안정합니다. 이로 인해 E-form이 Z-form보다 에너지 준위가 낮아 더 안정한 구조를 갖습니다. 정확한 에너지 차이를 계산하기 위해서는 양자화학 계산 방법을 활용할 수 있습니다. 이러한 에너지 차이는 두 이성질체 간의 상호 전환 과정에서 중요한 역할을 합니다.

  • 자료후기

      Ai 리뷰
      양자화학 계산을 통해 5,6-dihydrodibenzo[c,g][1,2]diazocine 이성질체의 안정성과 광학 특성을 분석한 보고서로, 실험 결과와의 비교와 함께 분자 구조가 안정성에 미치는 영향을 잘 설명하고 있다.

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