분자 동역학을 이용한 구조 분석

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목차

1. Introduction
2. Results and Discussion
3. Conclusions
4. Reference

본문내용

유기할로겐화물 페로브스카이트는 광전지 기술에서 매우 중요한 역할을 한다. 이는 가시광선 영역에서 효율적인 광에너지 수확기로 훌륭한 변환 효율을 가질 수 있는 잠재력을 가졌다. 하지만 이러한 페로브스카이트 물질의 상업적 적용에는 몇 가지 문제점이 있다. 효율적인 페로브스카이트는 납을 포함하는 경우가 많은데, 이는 독성이 매우 강하다. 그리고 PbI6의 격자 구조 중심에 유기 양이온으로 구성되는 구조를 가지는데, 이는 구조는 습기에 매우 민감하여 습한 조건에서 빠르게 분해된다. 따라서 이 논문은 물과 펜테인의 조건에서 이온성 전구체 (CH3NH3++Pb2++I)로부터 CH3NH3PbI3 단위의 페로브스카이트 형성에 대한 분자역학을 연구했다.
Ab initio density functional theory나 Reactive force field를 이용하면 분자결합이나 분극효과를 명확하게 모델링 할 수 있다. 하지만 여기서 양자역학적 계산을 하기엔 어렵고, 계산에 따른 비용이 많이 들며, 이 기술은 소수의 분자로 구성된 매우 작은 샘플에만 적용할 수 있었다. 하지만 Molecular Dynamics(MD)를 사용하면 수천개의 원자가 있는 샘플을 시뮬레이션 가능해서 농도 및 용매의 효과를 쉽게 확인할 수 있다. 따라서 MD를 사용하면 페로브스카이트의 PbI6와 CH3NH3+ 양이온이 형성하는 이온빌딩 블록의 상관관계를 파악할 수 있고, 이것을 이용해 페로브스카이트의 초기 결정 형성에 대해 분석할 수 있다.

참고 자료

Molecular dynamics simulations of organohalide perovskite precursors: solvent effects in the formation of perovskite solar cells (Juan Jose Gutierrez-Sevillano, Shahzada Ahmad, Sofia Calero and Juan A. Anta)
Molecular Dynamics Simulation of Organohalide Perovskite Precursors: solvent effects in the formation of Perovskite solar cells - Electronic Suplementary Information (ESI)