A+ 물리화학실험1 <Exp 10. Analyzing Electronic Structure of Small Organic Molecules using PySCF> 레포트

소개

안녕하세요.

물리화학실험 실험10. 계산화학 레포트입니다.
물리화학실험 A+ 받았으며, 해당 레포트 감점없이 100점 입니다.

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목차

1. Title
2. Purpose
3. Result
4. Discussion
5. Reference

본문내용

1. Title
Exp 10. Analyzing Electronic Structure of Small Organic Molecules using PySCF.

2. Purpose
PySCF를 사용하여 benzene 및 diethyl ether의 전자 구조를 분석한다.
⚫ 구해야 하는 물리량
1) Geometry optimization
2) Molecular orbitals
3) Vibrational frequencies

3. Result
Table 1. Benzene 및 diethyl ether의 계산 수행 결과.

<중 략>

4. Discussion
본 실험에서는 benzene과 diethyl ether 분자의 HOMO, LUMO 구조를 예측하고, SCF Converged energy, Zero-point energy를 확인하였으며, 이론적인 IR spectrum을 얻고 가장 intensity가 큰 wavenumber에 해당하는 normal mode의 vibrational motion을 관찰을 진행하였다.
분자를 비롯한 미시 세계의 운동이나 상태를 설명할 때 고전 역학적인 접근법에는 한계가 존재하는데 이를 극복할 방안으로 양자역학이 발전하였다. 양자역학에서는 분자를 파동함수로 나타내며, Schrödinger 방정식을 풀어 분자의 orbital 정보와 에너지를 도출한다. 그러나 이 과정은 입자 간의 복잡한 상호작용으로 인하여 해석이 어렵다. 이에 여러 적절한 근사 방법을 적용하여 계산을 간소화시킨다. 본 실험에서 사용한 PySCF (Pyton-based Simulations of Chemistry Framework)는 전자 구조 계산 모듈을 제공하는, 파이썬으로 구현된 오픈 소스 플랫폼으로, 이 프로그램을 통하여 분자, 결정, custom Hamiltonians의 시뮬레이션이 가능하다.

참고자료

· 서강대학교 Soft Matter Computational Chemistry Lab, 2024 Physical Chemistry Experiment 1 Computational Chemistry Manual, 2024, pp. 1~25.
· Sun Q, Berkelbach TC, Blunt NS, et al, Recent developments in the PySCF program package, The Journal of Chemical Physics, 2020, 153(2), p. 24109.
· Hehre WJ, Ditchfield R, People JA, Self‐Consistent Molecular Orbital Methods. XII. Further Extensions of Gaussian‐Type Basis Sets for Use in Molecular Orbital Studies of Organic Molecules. The Journal of Chemical Physics, 1972, 56(5), pp. 2257~2261.
· Boys SF, Electronic wave functions-I. A general method of calculation for the stationary states of any molecular system, 1950, Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences, 200(1063), pp, 542~554.