분자동역학

소개글

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목차

1. 실험목적
2. 이론적 배경
3. 실험방법
4. 결과 Data
5. 고찰
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
재료전산모사 기법의 하나인 분자동역학을 활용하여 4개의 FCC 금속 (Ag, Au, Pd, Pt) 클러스터의 녹는점을 모델링한다. 원자 개수가 클러스터의 녹는점 측정에 미치는 영향을 파악하고, 경험적 퍼텐셜의 특성을 이해한다.

2. 이론적 배경
1) 분자동역학 (Molecular Dynamics)
분자동역학이란 물리계의 원자들 사이의 퍼텐셜 혹은 힘이 주어졌을때 이를 이용해서 뉴턴 의 운동 방정식을 수치적으로 풀어서 입자들의 다음 단계 위치와 속도를 예측하는 방법이다.
뉴턴의 운동방정식은 원자의 처음 위치와 속도를 알면 모든 시간 t에서의 위치와 속도를 계 산 할 수 있다. 원자들 사이의 퍼텐셜을 알면 보존계에서 두 원자 사이에 작용하는 힘은 식 (1)과 같이 퍼텐셜 에너지의 도함수로 구현된다. 만약 퍼텐셜 U를 안다면 가속도 a는 식 (2) 와 같고, 가속도 식을 식 (3)과 같이 한 번 적분하면 속도(velocity)가 나오고, 이것을 다시 적분하면 위치(position)을 얻을 수 있다.
(1)
(2)
(3)
(4)
따라서 식 (4)에서 초기 속도 와 초기 위치 을 미리 정해줌으로써 시간 t에 따른 각 원자의 전개(evolution)을 알아낼 수 있고, 이 계산으로 얻어진 계의 최종 좌표로 우리는 재료에서 발생하는 원자 단위의 현상을 규명할 수 있다.

2) 경험적 퍼텐셜 (Empirical potential)
퍼텐셜(Potential)이란 어떤 물체 사이의 작용에너지로, 각 물체가 차지하고 있는 위치에 따라 달라지는 에너지로 분자동역학에서 이러한 퍼텐셜을 경험적으로 구한다. 경험적이라는 것은 퍼텐셜 함수를 특정한 이론적인 계산을 통해 구하지 않고 시스템에 맞게 만들어서 쓴다는 것을 의미한다. 이러한 약점에도 불구하고 이론적으로 퍼텐셜을 직접 계산하는 것보다 수천 배 이상 효율이 좋기 때문에 경험적 퍼텐셜이 널리 쓰인다.

3) EAM Potential
EAM(Embedded Atom Method)은 두 원자

참고 자료

1) 두산동아/ High Top 고등학교 화학Ⅱ 2권(물질의 구조)/ p.160~162
2) http://www.kps.or.kr/storage/webzine_uploadfiles/614_article.pdf/금속나노입자의 생 성 및 응용
3)http://www.dt.co.kr/contents.htm?article_no=2010020402011657731008U/나노입자 와 녹는점
4) http://wkentnrud.egloos.com/3398549/Nanobiotechnology