서울대학교 물리분석실험 quantum calculation 결과 보고서

목차

1. Abstract
2. Result
3. Discussion
4. Reference

본문내용

Abstract
Density Functional Theory는 분자 내 전자의 거동 및 에너지를 예측하기 위해 사용되는 양자역학적 계산 방법이다. 이 방법에서는 전자들의 파동함수 대신 전자의 밀도를 이용해 물질을 분석함으로써 해석적으로 풀기 어려운 슈뢰딩거 방정식을 이용해 물질의 에너지를 효과적으로 계산할 수 있다. 핵이 고정되어 있다고 가정하는 Born-Oppenheimer approximation와 전자가 상호작용하지 않는 계를 가정하고 실제와 같은 퍼텐셜 에너지, 전자 밀도를 구하는 Kohn-Sham Density Functional Theory등의 가정을 사용해 효율적인 계산을 진행한다.[1] 본 실험에서는 Density functional theory를 이해하고, 이를 활용해 5,6-dihydrodibenzo[c,g][1,2]diazocine E, Z isomer의 에너지, UV/Vis absorption spectra, vibration 등의 특성을 분석하고자 했다. ORCA 계산 프로그램으로 Density Functional Theroy를 활용한 계산 방법인 Grimme’s 3-corrected Hatree-Fock method, B3LYP을 사용해 5,6-dihydrodibenzo[c,g][1,2]diazocine의 E, Z isomer를 분석했다. 실험을 통해 두 분자의 진동 모드, excitation energy에 대한 정보를 얻을 수 있었다. 또한, 두 isomer의 Gibbs free energy를 비교해 Z isomer가 E isomer보다 안정함을 확인했다. 두 isomer의 uv/vis absorption spectra를 얻고 실제 실험 결과와 비교함으로써 본 실험의 계산 결과에서 실제 실험보다 긴 파장의 peak가 나타나는 것을 확인했다.

참고자료

· Eberhard Engel; Reiner M. Dreizler. Density Functional Theory: An Advanced Course, Springer-Verlag, 2011.
· Sure R.; Grimme S. Corrected small basis set Hatree-Fock method for large systems. JComput Chem. 2019, 34 (19), 1672-1685. DOI: 10.1002/jcc.23317
· Christopher J. Cramer. Essentials of Computational Chemistry: Theories and Models, WILEY, 2004.
· Siewertsen R.; Neumann H.; Buchheim-Stehn B.; Herges R.; Nather C.; Renth F.; Temps F. Highly Efficient Reversible Z-E Photoisomerization of a Bridge Azobenzene with Visible Light through Resolved S1(nπ*) Absorption Bands. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131 (43), 15594-15595.
· Siewertsen R.; Neumann H.; Buchheim-Stehn B.; Herges R.; Nather C.; Renth F.; Temps F. Highly Efficient Reversible Z-E Photoisomerization of a Bridge Azobenzene with Visible Light through Resolved S1(nπ*) Absorption Bands. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131 (43), 15594-15595.
· 4.4: Ultraviolet and visible spectroscopy.
· https://chem.libretexts.org/Courses/Oregon_Institute_of_Technology/OIT%3A_CHE_333_-_Organic_Chemistry_III_(Lund)/New_Page/4%3A_Structure_Determination_I-_UV-Vis_and_Infrared_Spectroscopy_Mass_Spectrometry/4.4%3A_Ultraviolet_and_visible_spectroscopy (accessed 2024-04-16).
· Siewertsen R.; Neumann H.; Buchheim-Stehn B.; Herges R.; Nather C.; Renth F.; Temps F. Highly Efficient Reversible Z-E Photoisomerization of a Bridge Azobenzene with Visible Light through Resolved S1(nπ*) Absorption Bands. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131 (43), 15594-15595.