제일원리를 이용한 재료실험

소개

제일원리란 무엇이며 밀도함수 이론에 대해 알아보고 그 이론적 한계에대해서 알아본다.

목차

제일원리란 무엇인가?
밀도범함수 이론
계산물리적 방법의 현재와 미래

본문내용

컴퓨터가 빨라짐에 따라 도입된 새로운 전자 구조계산의 개념이 바로 제일원리적 연구 (Db Iinitio Study or Firstprinciples Study) 라는 것이다. 기존의 연구는 계산량을 줄이기 위해 경험적인 변수를 도입하였다. 그렇게 함으로써 컴퓨터로 계산해야 할 부분을 최소화 시키는 것이다. 하지만 대용량 컴퓨터에서는 굳이 근사와 경험적 변수를 쓸 필요가 없이 계산을 할 수 있다. 이를 일컬어 제일원리적 계산이라 한다. 제일원리 계산은 기본적으로 고체의 전자구조, 격자구조 및 관련 성질들을 경험적 변수 또는 실험적 결과에 의존하지 않고 제일원리 해밀토니안에서 출발하여 계산하는 것이다.
앞에서도 자주 언급되었던 밀도범함수 이론에 대해 살펴보자.
양자역학이 완성된 이래로 다체 슈뢰딩거 방정식을 풀려는 시도는 꾸준히 있었지만, 몇 개의 전자로 구성된 계를 제외하고는 아직도 큰 성과를 거두지 못하고 있다. N개의 전자로 이루어진 양자계의 슈뢰딩거 방정식을 풀기 위해서는 전자계의 시간에 따른 변화를 고려하지 않더라도 행과 열의 크기가 어림잡아 N!인 행렬식을 풀어야 하기 때문에, 수천 개 이상의 원자로 구성된 분자 또는 아보가드로 수 만큼(∼10^23)의 원자가 모인 물질의 성질을 계산한다는 것은 실제로 불가능하다. 이와 같은 문제에 대하여 호헨버그와 콘이 제안한 밀도범함수 이론의 아이디어는 새로운 탈출구가 되었다.

참고자료

· http://phya.snu.ac.kr/~jyu/misc/computational-physics.html
· http://physics.sejong.ac.kr/home/?p=about
· http://phya.snu.ac.kr/~jyu/html/ResearchOverviewKo.html
· 계산물리적 방법을 통한 고체의 물성연구/유 재 준