Molecular Dynamics Simulations of Phase Mixing and Demixing

소개

이화여자대학교 화학실험기법1에서 A+를 받은 레포트입니다.
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목차

0.Abstranct
1. Introduction
2. Method
3. Results and Discussion
4. Conclusion
5. References

본문내용

1. Introduction

1) Computational chemistry

계산화학(Computational chemistry)은 양자 화학에 기초를 두는 제 1원리 계산법(Ab initio quantum chemistry methods)과 실험적 접근을 포함한 다양한 방법으로 다양한 분자와 재료의 구조와 성질을 연구하는 분야이며, 컴퓨터를 이용한 모델링과 시뮬레이션을 이용한다.[1] 제 1원리 계산법이란 양자화학에 기반한 계산화학법으로, 계산이 다른 경험적 수량을 젼혀 사용하지 않고 계산했다는 것을 뜻한다.[2] 계산화학을 이용하면 실험적인 방법의 한계나 전이 상태 분자들의 불안정성으로 인해 탐구하지 못했던 기본적인 화학종의 반응 과정을 탐구할 수 있다. 계산화학에서 가장 많이 사용되는 두 가지 방법으로는 quantum chemistry (electronic structure) method와 classical molecular dynamics (molecular mechanics) method가 있다. 전자는 분자의 구조와 화학반응을 탐구하는 데 쓰이며, 후자는 단백질이나 나노 입자를 함유한 수용액 등 대량의 분자로 이루어진 액체나 고체의 구조와 반응의 역학을 이해할 수 있게 해준다. 본 실험에서는 classical molecular dynamic을 사용했다.

① Quantum chemistry method

Quantum chemistry method는 양자 화학 법칙에 기반해 원자와 분자를 modelling한다. 따라서 기본적으로 슈뢰딩거 방정식(Schrodinger equation)을 풂으로서 화학종의 모든 화학적 성질을 분석한다. 수소 원자나 헬륨 이온과 같이 작은 화학종을 제외한 복잡한 화학종에 대해서는 슈뢰딩거 방정식을 푸는 것이 불가능하기 때문에, 컴퓨터를 통한 다양한 근사법이 발전하게 되었다. 슈뢰딩거 방정식의 수학적 해를 구하는 것이 바로 quantum chemistry method이다. 크게 semi-empirical methods, ab initio methods, 그리고 density functional methods로 나뉘며, 시스템의 크기나 정확도에 따라 다른 접근 방법이 사용된다.

참고자료

· https://www.nature.com/subjects/computational-chemistry
· https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A0%9C1%EC%9B%90%EB%A6%AC_%EA%B3% 84%EC%82%B0
· 이화여자대학교, 화학실험기법1 실험 매뉴얼, 2019
· Hess B, Kutzner C, van der Spoel D, Lindahl E (2008) GROMACS 4: Algorithms for Highly Efficient, Load-Balanced, and Scalable Molecular Simulation. J Chem Theory Comput 4(3), pp.435-447.
· Kaline Coutinho, Nestor Saavedra, Sylvio Canuto, Theoretical analysis of the hydrogen bond interaction between acetone and water, Journal of Molecular Structure: THEOCHEM, Volume 466, Issues 1–3, 25 June 1999, pp.69-75